• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.337-337
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• 2010

갈륨-질화물 (GaN) 기반의 고 전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistor, HEMT)는 GaN의 큰 밴드갭 (3.4~6.2 eV), 높은 항복전계 (Ec~3 MV/cm) 및 높은 전자 포화 속도 (saturation velocity $-107\;cm{\cdot}s-1$) 특성과 AlGaN/GaN 등과 같은 이종접합구조(Heterostructure )로부터 발생하는 높은 면밀도(Sheet Concentration)를 갖는 이차원 전자가스(Two-Dimensional Electron Gas, 2DEG) 채널로 인해 차세대 고출력/고전압 소자로서 각광받고 있다. 하지만 드레인 쪽의 게이트 에지부분에 집중되는 전계로 인한 애벌린치 할복현상(Breakdown)이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 AlGaN/GaN HEMT의 항복전압 향상을 위한 방법으로 필드플레이트(Field-Plate) 구조가 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 2D 시뮬레이션을 통한 AlGaN/GaN HEMT의 필드플레이트 구조 최적화를 수행하였다. 이를 위해 ATLASTM 전산모사 프로그램을 이용하여 필드플레이트 길이, 절연체 증류 및 두께에 따른 전류 전압 특성 및 전계 분산효과에 대한 전산모사를 수행하여 그 결과를 비교, 분석 하였다, 이를 바탕으로 기존의 구조에 비해 약 300%이상 향상된 항복전압을 갖는 AlGaN/GaN HEMT의 최적화된 필드 플레이트 구조를 제안하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1448-1450
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• 2001

본 연구에서는 알루미늄 마스크를 이용하여 다결정 실리콘 결정립의 수평성장을 유도하는 새로운 엑시머 레이저 어닐링 방법을 제안한다. 제안된 방법은 비정질 실리콘 박막 위에 알루미늄 패턴을 형성하여 선택적으로 레이저 빔을 차단시키고, 액상 실리콘의 열을 금속박막을 통해 방출시킴으로써 다결정 실리콘 결정립의 수평성장을 유도할 수 있다. 제안된 레이저 결정화 방법을 이용하여 최대 1.6${\mu}m$의 수평성장 결정립을 형성하였고, 알루미늄 패턴의 경계로부터 결정립을 성장시킴으로써 결정립 경계의 위치를 제어하였다. 제안된 방법을 이용하여 제작한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 기존의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 전계효과 이동도 및 온/오프 전류비 등의 전기적 특성이 우수하였다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics A
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• v.31A no.4
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• pp.77-83
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• 1994

In this paper we numerically approximated the field-effect mobility of a-Si:H TFT. Field-effect mobility, based on the charge-trapping model and new effective capacitance model in our study, used Chebyshev approximation was approximated as the function of gate potential(gate-to-channel voltage). Even though various external factors are changed, this formula can be applied by choosing the characteristic coefficients without any change of the approximation formula corresponding to each operation region. Using new approximated field-effect mobility formula, the dependences of field-effect mobility on materials and thickness of gate insulator, thickness of a-Si bulk, and operation temperature in inverted staggered-electrode a-Si:H TFT were estimated. By this was the usefulness of new approximated mobility formula proved.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.1400-1402
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• 2002

금속유도 측면 결정화 (Metal Induced Lateral Crystallization; MILC)를 통하여 형성한 다결정 실리콘 박막에 엑시머 (excimer) 레이저를 조사하여 우수한 특성을 갖는 박막 트랜지스터를 제작하였다. MILC 공정 중에 형성되는 금속 유도 결정화 (Metal Induced Crystallization; MIC) 실리콘 박막은 다량의 Ni을 함유하고 있기 때문에, 이에 인접한 MILC 실리콘 박막 내에는 니켈 농도의 점진적인 차이가 발생한다. MILC 다결정 실리콘 박막 내의 Ni 농도 차이는 실리콘 박막의 용융점 차이를 유발하여 레이저 결정화 시에 매우 큰 실리콘 결정립의 성장을 유도한다. 새로운 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 기존의 레이저 결정화 방식으로 제작한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 비하여 40% 향상된 전계효과 이동도를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.05a
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• pp.202-205
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• 2002

본 논문은 계속적인 소자의 이용은 전기적인 스트레스까지 야기시키는데, 특히 게이트에 인가되는 전압이나 전류 스트레스는 게이트 산화 막의 열화를 야기 시킬 수 있다. 유리기판위에 저온(${\leq}600^{\circ}C$)공정의 고상결정화을 통하여 다결정 박막 트랜지스터를 제작한 후, 이 소자에 게이트와 드레인에 전압 스트레스를 인가하여 출력 특상과 전달특성을 분석하였는데, 그 결과 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 전달특성은 게이트 와 드레인 전압에 의존하는데 임계전압은 긴 채널길이와 좁은 채널 폭에서 높고 출력특성은 갑자기 높은 드레인 전류가 흐른다. 전기적 스트레스가 인가된 소자는 드레인 전류를 감소시킨다. 결국 전계효과 이동도는 긴 채널길이와 좁은 폭의 채널에서 더 빠른 것을 알 수 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.2031-2033
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• 2005

poly-Si TFT의 kink 전류를 억제하는 L-shaped dual-gate TFT 구조를 제안하고 이를 제작하였다. 제안된 소자는 채널의 그레인 방향을 일정하게 성장시키는 SLS나 CW laser 결정화 방법을 사용한다. L자 모양의 게이트 구조를 사용하여 서고 다른 전계효과 이동도를 갖는 두 개의 sub-TFT를 구현할 수 있으며, 이러한 sub-TFT간의 특성차이가 kink 전류를 억제시킨다. 직접 제작한 L-shaped dual-gate 구조의 소자가 poly-Si TFT의 kink 전류를 억제하고, 전류포화 영역에서 전류량을 고정시킴으로써 신뢰성이 향상됨을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.11d
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• pp.971-973
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• 1999

채널길이에 따른 n-채널과 p-채널 poly-Si TFT's를 제작하고 그 전기적 특성을 분석하였다. n-채널과 p-채널소자는 공통적으로 기생바이폴라트 랜지스터현상(parasitic bipolar transistor action)에 의한 kink 효과, 전하공유(charge sharing)에 의한 문턱전압의 감소, 소오스와 드레인 근처의 결함에 의한 RSCE(reverse short channel effect) 효과, 수직전계에 의한 이동도의 감소, 그리고 avalanche 증식에 의한 S-swing의 감소가 나타났다. n-채널은 p-채널 보다 더 큰 kink, 이동도, S-swing의 변화가 나타났으며, 높은 드레인 전압에서의 문턱전압의 이동은 avalanche 증식(multiplication)에 의한 것이 더 우세한 것으로 나타났다. 누설전류의 경우, 채널 길이가 짧아짐에 따라 n-채널은 큰 증가를 나타냈으나 p-채널의 경우는 변화가 나타나지 않았다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.242.1-242.1
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• 2011

산화물 반도체는 높은 이동도와 낮은 공정 온도, 넓은 밴드갭으로 인한 투명성등 많은 장정을 가지고 있어 최근 많이 연구되고 있다. 그 중에서도 InGaZnO (IGZO)는 In, Ga 함유량으로 박막의 전기적 특성을 쉽게 조절할 수 있고 상온에서 비정질 상태로 증착되어 균일성에 장점이 있다. IGZO 박막을 TFT에 적용 시 MOSFET과는 다르게 축적 상태에서 채널이 형성되기 때문에 산화물 반도체 내에 캐리어 농도는 TFT 특성에 많은 영향을 미친다. 또한, 실리콘 기반의 트랜지스터는 이온 주입 및 확산 공정을 통해서 선택적으로 $10^{20}/cm^3$ 이상의 고농도 도핑을 실시하여 좋은 트랜지스터 특성을 확보할 수 있으나 IGZO 박막에는 이러한 접근이 불가능하다. 따라서 IGZO 박막의 캐리어 농도를 조절할 수 있으면 소스/드레인과 반도체의 접촉 저항 감소 및 전계 효과 이동도등 많은 특성을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 UV light를 이용하여 IGZO 박막의 캐리어 농도를 조절하였다. IGZO 박막은 UV light 조사로 인해 Mo와 IGZO박막의 접촉저항이 $3{\times}10^3\;{\Omega}^*cm$에서 $1{\times}10^2\;{\Omega}^*cm$로 감소하였다. 이는 UV 조사로 표면에 금속-OH 결합이 생성되어 IGZO 박막의 캐리어 농도가 ${\sim}5{\times}10^{15}/cm^3$에서 ${\sim}3{\times}10^{17}/cm^3$까지 증가하기 때문이다. 또한 표면에 생성된 OH기는 강한 친수성 성질을 보여주고 표면의 높은 에너지 상태는 Self-Assembly Monolayer (SAM) 공정 적용이 가능 하다. 본 실험에서는 SAM 공정을 적용하여 IGZO-based TFT 제작에 성공하였고, 이 TFT는 UV 조사 시간에 따라 전계 효과 이동도가 0.03 $cm^2/Vs$에서 2.1 $cm^2/Vs$으로 100배 정도 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.334.2-334.2
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• 2014

본 연구에서는 a-InGaZnO (IGZO) 활성층에 대기분위기에서 열처리 온도를 각각 $150^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $350^{\circ}C$ 실시하여 전자구조와 광학적 특성분석 및 화학적 결합 상태의 변화를 알아보고, 이러한 물성 변화에 따른 소자의 특성을 알아 보았다. 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성은, IGZO 박막에 후 열처리 공정온도 후 제작한 박막 트랜지스터는 $150^{\circ}C$에서 3.1 cm2/Vs의 전계 효과 이동도와 0.38 V/decade의 문턱전압 이하 기울기를 보였으나, $350^{\circ}C$에서는 8.8 cm2/Vs의 전계 효과 이동도와 0.20 V/decade의 문턱전압 이하 기울기로 더 향상된 박막 트랜지스터의 전기적 특성 결과를 관측하였다. 전기적 소자 특성의 변화와 활성층 IGZO 박막 특성 변화와의 상관관계를 조사하기 위하여 X-ray Absorption Spectroscopy (XAS)과 Spectroscopy Ellipsometry (SE)로 측정된 흡수 스펙트럼을 통하여 3 eV 이상의 광학적 밴드 갭은 기존에 보고 되었던 a-IGZO와 유사한 특성을 보이고 있음을 확인하였고, 이러한 측정, 분석법들을 통해 후 열처리 공정 온도에 따른 밴드 갭 부근의 결함준위의 양 변화와 가전자대의 전자구조의 변화에 따라 전기적 특성이 달라짐을 확인 할 수 있었다. 또한, X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS)를 통해 측정한 O-1s를 통해 Oxygen deficient state와 밴드 갭 부근의 결함준위와의 상관관계를 도출해낼 수 있었다. 이는 a-IGZO 활성층에 후 열처리 공정 온도 변화에 따라서 전자구조의 혼성변화와 밴드 갭 부근의 결함준위의 양의 변화, 에너지 준위의 변화 및 이와 연관된 화학적 상태 변화가 박막 트랜지스터의 특성 변화를 예상할 수 있다는 결과를 도출하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.292-294
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• 2016

이황화몰리브덴을 활용한 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor)는 채널 물질의 우수한 특성으로 차세대 저전력 고성능 스위치와 광전소자로 주목받고있다. Underlap 게이트 구조에서 게이트 길이(L_G), 절연체 두께(T), 절연체 상대유전율(${\varepsilon}_r$)에 따라 변화하는 소자특성을 분석하여 저전력 고성능 $MoS_2$ 전계효과트랜지스터를 위한 게이트 구조 최적화방법을 모색하였다. EDISON simulator 중 Tight-binding NEGF 기반 TMD FET 소자 성능 및 특성 해석용 S/W를 활용하여 게이트 구조에 따른 게이트 전압 - 드레인 전류 상관관계(transfer characteristic)를 얻고, Y-function method를 이용하여 채널 유효전하이동도(Effective Mobility), Sub-threshold Swing, on/off 전류비(on/off current ratio)를 추출하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션으로 추출한 소자의 최대 채널 유효전하이동도는 $37cm^2V^{-1}s^{-1}$, on/off 전류비는 $10^4{\sim}10^5$, Sub-threshold Swing은 ~38mV/dec 수준을 보였다.