• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.159-160
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• 2012

지난 30년 동안 플래시 메모리의 주류 역할을 하였던 부유 게이트 플래시 메모리는 40 nm 기술 노드 이하에서 셀간 간섭, 터널 산화막의 누설전류 등에 의한 오동작으로 기술적 한계를 맞게 되었다. 또한 기존의 비휘발성 메모리는 동작 시 높은 전압을 요구하므로 전력소비 측면에서도 취약한 단점이 있다. 그러나 이러한 문제점들을 기존의 Si기반의 소자기술이 아닌 새로운 재료나 공정을 통해서 해결하려는 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. 특히, 플래시 메모리의 중요한 구성요소의 하나인 터널 산화막은 메모리 소자의 크기가 줄어듦에 따라서 SiO2단층 구조로서는 7 nm 이하에서 stress induced leakage current (SILC), 직접 터널링 전류의 증가와 같은 많은 문제점들이 발생한다. 한편, 기존의 부유 게이트 타입의 메모리를 대신할 것으로 기대되는 전하 포획형 메모리는 쓰기/지우기 속도를 향상시킬 수 있으며 소자의 축소화에도 셀간 간섭이 일어나지 않으므로 부유 게이트 플래시 메모리를 대체할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 특히, TBM (tunnel barrier engineered memory) 소자는 유전율이 큰 절연막을 적층하여 전계에 대한 터널 산화막의 민감도를 증가시키고, 적층된 물리적 두께의 증가에 의해 메모리의 데이터 유지 특성을 크게 개선시킬 수 있는 기술로 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 Si3N4/Ta2O5를 적층시킨 staggered구조의 tunnel barrier를 제안하였고, Si기판 위에 tunnel layer로 Si3N4를 Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) 방법과 Ta2O5를 RF Sputtering 방법으로 각각 3/3 nm 증착한 후 e-beam evaporation을 이용하여 게이트 전극으로 Al을 150 nm 증착하여 MIS- capacitor구조의 메모리 소자를 제작하여 동작 특성을 평가하였다. 또한, Si3N4/Ta2O5 staggered tunnel barrier 형성 후의 후속 열처리에 따른 전기적 특성의 개선효과를 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.2246-2252
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• 2009

본 논문에서는 메타물질 특성을 가지는 단위 구조의 비대칭 배열을 이용하여 서로 수직한 방사패턴을 형성하는 이중대역 메타물질 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 메타물질 단위 구조를 비대칭 주기배열로 인하여 2개의 수직한 공진 모드를 발생시킨다. 2개의 수직한 공진 모드는 안테나의 선형 편파 특성을 변화시키지 않고, 오직 방사패턴만 수직하게 형성하는 특징을 가지고 있다. 본 논문에서는 안테나 표면에서는 전계분포의 분석을 통하여 수직한 공진 모드를 분석하였으며, 측정 실험을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 제안된 안테나는 각각의 공진주파수에서 y축과 x축 방향으로 서로 수직한 방사패턴을 가지고 있으며, 각각 3.34 dBi 와 3.86 dBi 의 안테나 이득을 나타내었다. 또한 안테나의 크기 감소와 방사효율 증가를 위하여 동일한 안테나의 접지면에 슬롯을 적용하여, 크기 감소와 12 % 와 27 % 의 방사효율 증가 효과를 실험적으로 검증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.210-210
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• 2013

그래핀은 뛰어난 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있는 2차원 물질로, 대면적 합성법과 전사 공정을 통해 다양한 기판에서의 사용이 가능해지면서 차세대 전자 소자로 활용하기위한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 디스플레이, 태양전지의 전극과 전계 효과 트랜지스터의 채널로 적용한 연구에서 우수한 결과들을 보이고 있다. 특히, 금속/금속 산화물 전극은 염료 감응형 태양전지와 유기 발광 다이오드 구조에서 화학적으로 불안정할 뿐 아니라 일함수가 고정되어 쇼트키 접촉이 형성되면 저항을 낮추기 어렵지만, 그래핀은 금속/금속 산화물 전극보다 화학적으로 안정하고 일함수의 조절이 가능해 옴 접촉 형성에 용이하다. 그래핀의 일함수를 조절하는 연구는 크게 공유결합과 비공유 결합을 이용한 방법이 시도된다. 공유 결합을 이용한 방법은 합성과정에서 그래핀의 구조에 내재된 결함 혹은 새로운 결함을 형성하여 다른 원소를 첨가하는 방법이다. 이러한 방법은 그래핀의 결함 영역에서 작용하기 때문에 그래핀 전자 구조의 높은 수준 조절을 위해선 그래핀 구조의 파괴가 동반된다. 반면, 비공유 결합을 이용한 방법은 전하 이동 도핑 효과를 이용해 그래핀의 전자 구조를 제어하는 방법으로, 금속/금속산화물/기능기와 그래핀의 적층으로 복합 구조를 형성하는 방법이다. 금속/금속 산화물과의 복합구조는 안정적인 p-형 도핑이 보고되었지만, n-형 도핑은 대기중의 수분, 산소 그리고 기판과의 상호작용에 의해 대기중에서 불안정해 추가적인 피막공정이 요구된다. 기능기를 이용한 적층 구조는 그래핀과 기판사이의 상호작용 혹은 그래핀 전자 구조를 다양한 기능기를 이용해 제어하는 것으로, 이극성을 가진 자기정렬 단일층(self-assembled monolayers)이 대표적인 방법이다. 공간기(spacer)의 길이나 말단기(end group)의 종류로 p-형과 n-형의 도핑 수준을 제어할 수 있지만, 흡착기(chemisorbing groups)의 반응성이 기판의 화학적, 물리적 표면상태에 의존하기때문에 기판 선택이 제약되며 전처리 공정이 요구될 수 있는 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 기판에 적용가능한 용액 공정을 이용해 그래핀과 고분자를 적층하였고, 안정적이고 효과적으로 일함수를 낮추는 구조를 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제25권3호
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• pp.388-394
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• 2008

본 논문에서는 용액 공정을 이용한 고분자 절연층을 갖는 top-gate 구조의 펜타센 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)의 특성을 연구하였다. Top-gate 구조의 펜타센 TFT 제작에 앞서 유기 반도체인 펜타센의 결정성 성장을 돕기 위해서 가교된 PVP (cross-linked poly(4-vinylphenol))를 유리 기판 상에 스핀 코팅을 이용하여 형성한 후, 노광 공정을 통해 니켈/은 구조를 갖는 채널 길이 $10{\mu}m$의 소오스, 드레인 전극을 형성하였다. 그리고 열 증착을 이용하여 60 nm 두께의 펜타센 층을 성막하였고, 고분자 절연체로서 PVA(polyvinyl alchol) 또는 가교된 PVA를 용액공정인 스핀 코팅을 이용하여 형성한 후 열 증착으로 알루미늄 게이트 전극을 성막하였다. 이로써 제작된 소자들의 전기적 특성을 확인한 결과 가교된 PVA를 사용한 펜타센 TFT 보다 PVA를 게이트 절연체로 사용한 소자가 전기적 특성이 우수한 것으로 관찰되었다. 이는 PVA의 가교 공정에 의한 펜타센 박막의 성능 퇴화에 기인한 것으로 사료된다. 실험 결과 $0.9{\mu}m$ 두께의 PVA 게이트 절연막을 사용한 top-gate 구조의 펜타센 TFT의 전계 효과 이동도와 문턱전압, 그리고 전류 점멸비는 각각, 약 $3.9{\times}10^{-3}\;cm^2/Vs$, -11.5 V, $3{\times}10^5$으로써 본 연구에서 제안된 소자가 용액 공정형 top-gate 유기 TFT 소자로서 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.195-198
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• 2008

이 논문에서 무기 게이트 인슐레이터 위에 Polyimide 유기 점착층을 성형하여, 고성능의 유기 박막 트렌지스터(OTFT)소자를 제작한 후 450 nm 두께로 폴리이미드를 Vapor deposition polymerization (VDP)방법을 사용하여 패시베이션하였다. 이때 폴리이미드성막을 위해, 스핀코팅 방법 대신 VDP 방법 도입하였다. 이 폴리이미드 고분자막은 2,2 bis(3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA)와 4,4‘-oxydianiline(ODA)을 고진공에서 동시에 열증착 시킨 후, $170^{\circ}C$에서 2시간 열처리하여 고분자화 된 막을 형성하였다. 다른 종류의 유기 패시베이션 막이 소자에 주는 영향을 비교 분석하기 위해, 450 nm 두께로 스핀코팅법을 이용하여 폴리비닐알콜 패시베이션 막을 형성하였다. 이 두 가지 패시베이션 막 형성법이 소자의 문턱전압과, 전하이동도에 주는 영향을 전기적 특성을 통해 변화를 확실히 볼 수 있었다. 최초 유기 박막 트렌지스터의 전기적 특성은 문턱전압, 점멸비, 그리고 정공의 이동도는 각각, -3 V, 약 $10^6$ 그리고, $0.24cm^2$/Vs 이 측정되었고. 폴리이미드를 사용하여 패시베이션 후 특성이 각각 0 V, 약 $10^6$ 그리고, $0.26cm^2/Vs$, 폴리비닐알콜 패시베이션 경우는 특성이 각각, 문턱전압의 경우 0 V에서 +2 V로, 점멸비는 $10^6$에서 $10^5$으로 전계효과이동도는 $0.13cm^2/Vs$ 에서 $0.13cm^2/Vs$로 변화하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.177-177
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• 2016

우수한 내식성을 가지는 Zn 박막은 자동차, 가전제품, 전자제품 등에 사용되는 철 생산품의 수명 연장을 위하여 널리 사용되어 왔다. 최근 개발된 Zn-Mg 합금 박막은 Zn나 Mg에 비해 우수한 내식성을 나타내는 Zn-Mg 합금상을 형성하기 때문에 순수한 Zn 박막이나 다른 Zn 계 합금 박막에 비해 우수한 내식성을 가진다고 보고된 바 있다. 본 연구에서는 다양한 합금상의 형성을 위해 Mg 중간층 두께를 제어하며 Zn/Mg/Zn 다층 박막들을 합성하였으며 열처리를 통한 합금상의 변화, 그에 따른 박막의 내식성에 관해 연구하였다. Zn/Mg/Zn 다층 박막은 총 $4{\mu}m$의 두께로 Mg 중간층의 두께를 변화하였으며 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 냉연강판 위에 합성하였다. 합성된 다층 박막은 다양한 Zn-Mg 합금상을 형성하기 위하여 진공로를 이용하여 $200^{\circ}C$에서 1시간 동안 어닐링 열처리를 실시하였다. 열처리 전, 후 Zn/Mg/Zn 다층 박막의 미세조직과 조성은 X선 회절 분석기 (XRD)와 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)과 글로우 방전 분광분석기 (GDEOES)를 사용하여 분석하였다. 어닐링 열처리를 통한 Zn-Mg 합금상 형성이 Zn/Mg/Zn 다층 박막의 내식성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 동전위 분극시험과 EIS(Electrochemical impedance spectroscopy) 분석 실시하였다. FE-SEM과 GDOES 분석 결과, Zn/Mg/Zn 다층 박막들 각각의 중간층 Mg 두께는 1.5, 2.0, $2.5{\mu}m$ 였으며, 어닐링 열처리 후 중간층의 Mg이 상, 하부의 Zn 층으로 확산되면서 박막을 치밀한 구조로 변화시키는 것으로 확인되었다. XRD 분석 결과, 열처리를 하지 않은 Zn/Mg/Zn 다층 박막들에서는 Mg 상의 피크의 강도 차이만 존재할 뿐 Zn-Mg 합금상은 형성되지 않았다. 그러나 열처리를 후 Zn/Mg/Zn 다층 박막들에서 $MgZn_2$ 합금상이 형성되었으며, 중간층 Mg 두께가 $1.5{\mu}m$ 이하인 박막에서는 Zn 상이, 초과하는 박막에서는 Mg 상이 잔존하는 것을 확인하였다. EIS 분석 결과, 열처리 후 박막의 전하이동저항 값은 증가하며 박막의 어드미턴스 값이 감소하였으며 Bode phase plot을 통해 열처리 후 시정수(time constant)가 높은 주파수 영역에서 형성 되는 것을 확인하였다. 이는 열처리 후 Zn/Mg/Zn 다층 박막이 치밀해지고 내식성이 향상되었음을 나타낸다. 동전위 분극시험 결과에서도 마찬가지로 열처리 한 Zn/Mg/Zn 다층 박막들은 열처리 전 대비 내식성이 향상되는 것을 확인하였다. 열처리를 통한 Zn/Mg/Zn 다층 박막의 내식성의 향상은 우수한 내식성의 합금상의 형성과 박막 미세구조의 치밀화에 기인한다고 판단하였다. 또한 열처리 한 Zn/Mg/Zn 다층 박막들에서는 Zn와 $MgZn_2$ 상들이 공존 할 경우 가장 우수한 내식성을 나타내었으며, 이는 $MgZn_2$와 Zn 사이의 적은 전위 차이로 인해 갈바닉 부식 효과가 감소되었기 때문으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.551-554
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• 2011

유기박막트랜지스터 개발의 중요한 이슈 중 하나는 용액 공정이 가능한 저전압구동용 고분자 게이트 절연체의 개발이다. 따라서 본 연구에서는 고성능의 저전압구동이 가능한 유기박막트랜지스터를 위한 우수한 성능의 고분자 게이트 절연체 재료인 poly(styrene-r-benzocyclobutene-r-methyl methacrylate) (P(S-r-BCB-r-MMA))을 합성하였다. P(S-r-BCB-r-MMA)는 경화과정에서 부피의 변화가 거의 없기 때문에 우수한 절연특성을 가지는 매우 얇은 고분자 절연체를 제조할 수 있으며, 이는 주파수에 따른 전기용량 변화를 통해 확인할 수 있다. 펜타센 유기반도체를 기반으로 한 유기박막트랜지스터 소자를 제작하였을 경우 전계효과이동도 $0.25cm^2/Vs$, 문턱전압 -2 V, 점멸비 ${\sim}10^5$, 그리고 sub-threshold swing 400 mV/decade로 우수한 성능을 보인다. 본 연구에서 새롭게 소개된 P(S-r-BCB-r-MMA)는 유연 디스플레이와 같은 미래형 전자소자의 구현을 위한 게이트 절연체 소재로서 하나의 가능성을 제공할 것이다.