• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.345-345
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• 2014

최근 디스플레이 기술은 급속도로 발전해 가고 있다. 정보화 기술의 발전으로 언제 어디서나 쉽게 정보를 얻을 수 있는 유비쿼터스 시대로 접근하고 있으며, 휴대가 간편하고 이동성을 가진 휴대용 기기가 인기를 끌고 있다. 이에 따라 더 얇고 더 가벼우며 휴대하기 쉬운 디스플레이가 요구 되고 있고, 더 나아가 떨어뜨려도 깨지지 않고 유연하며, 디자인 변형이 자유로우며, 때론 종이처럼 접거나 휘어지거나 두루마리처럼 말을 수 있는 이른바 "플렉서블 디스플레이"에 대한 필요성이 점점 대두되고 있다. 이러한 첨단 디스플레이의 핵심 소자 중 하나는 산화물 박막 트랜지스터 이다. 산화물 반도체는 넓은 밴드갭을 가지고 가시광선 영역에서 투명하며, 높은 이동도를 가지고 있어 차세대 평판디스플레이, 투명디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용 박막트랜지스터(TFT)를 위한 채널층으로써 광범위하게 연구되고 있다. 하지만 현재 대부분의 산화물 박막 트랜지스터 제조 공정은 고온에서의 열처리를 필요로 한다. 고온에서의 열처리 공정은 산화물 박막의 제조 공정 단가를 증가시키는 문제점이 있으며, 산화물 박막이 형성되는 기판의 녹는점이 낮은 경우에는 상기 기판의 변형을 가져오므로(예를 들면, 플라스틱 기판, 섬유 기재 등), 상기 산화물 박막이 적용되는 기판의 종류에 제한이 생기는 문제점이 있었다. 이에 플렉시블 디스플레이 등을 위해서는 저온공정이 필수로 선행 되어야 한다. 산화물 TFT는 당초, ZnO계의 재료가 연구되었지만 2004년 말에 Hosono 그룹이 Nature지에 "IGZO (In, Ga, Zn, O)"을 사용한 TFT를 보고한 이후 IGZO, IZO, ISZO, IYZO, HIZO와 같은 투명 산화물반도체가 TFT의 채널물질로써 많이 거론되고 있다. 그 중에서 인듐갈륨 산화물(IGO)는 삼성분계 n-형 산화물 반도체이고, 채널 이동성이 좋고 광투과도가 우수해 투명 TFT에 매우 유용하게 사용할 수 있다. 이 실험에서 우리는 인듐갈륨 산화물 박막 및 트랜지스터 특성 연구를 진행하였다. 인듐갈륨 산화물 박막은 상온에서 rf-magnetron sputtering법을 사용하여 산소분압 1~10%에서 증착 되었다. 증착된 인듐갈륨 산화물 박막은 cubic $In_2O_3$ 다결정으로 나타났으며, 2차상은 관찰 되지 않았다. 산소분압이 10%에서 1%로 변함에 따라 박막의 전도도는 $2.65{\times}10^{-6}S/cm$에서 5.38S/cm 범위에서 조절되었으며, 이를 바탕으로 인듐갈륨 박막을 active층으로 사용하는 bottom gate 구조의 박막트랜지스터를 제작 하였다. 인듐갈륨산화물 박막트랜지스터는 산소분압 10%에서 on/off 비 ${\sim}10^8$, field-effect mobility $24cm^2/V{\cdot}S$를 나타내며 상온에서 플렉서블용 고 이동도 소자 제작의 가능성을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.165-165
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• 2012

비정질의 Tantalum-indium-zinc oxide (TIZO) 박막 트랜지스터는 RF-sputtering 방법으로 증착되었으며 소결된 단일 타겟을 사용하였다. 증착당시 반응 가스는 알곤과 산소를 95 : 5로 섞어 반응성 스퍼터링을 진행하였으며, 1 mtorr에서 5 mtorr까지 다양한 공정압력에서 증착한 이 후 Furnace system을 통하여 $350^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 후열처리 공정을 진행하였다. 비정질 TIZO 박막을 활성 층으로 사용하여 제작한 박막 트랜지스터는 공정압력이 낮아짐에 따라 높은 이동도와 낮은 subthrehsold gate swing 보였다. 이러한 현상의 원인을 규명하고자 물리적, 전기적, 광학적 분석을 통하여 공정압력의 변화가 박막 트랜지스터 구동에 미치는 영향을 해석하였다. 우선 공정압력에 따른 TIZO 박막의 Ta, In, Zn, O 각각의 조성을 분석하기 위하여 Rutherford back scattering (RBS) 분석을 실시하였다. 또한 X-선 회절(X-ray diffraction)분석을 통해 열처리된 TIZO 박막은 공정압력에 따라 물리적 구조의 변화를 일으키지 않으며 모든 박막은 비정질상을 보이는 것을 확인하였다. 3.3eV의 광학적 밴드 갭은 기존에 보고되었던 비정질 산화물 반도체(InGaZnO, HfInZnO 등)와도 유사한 밴드갭을 가지고 있음을 확인하였다. 또한, spectroscopic ellipsometry (SE)분석을 통하여 전도대 이하 밴드 갭 내에 존재하는 결함상태 및 전도대에서 결함상태까지의 에너지 준위 그리고 공정압력에 따라 결함의 양과 발생되는 에너지 준위가 변화하는 현상을 관측하였다. 박막을 제조 할 때의 공정압력은 박막 내의 결함의 양 및 발생되는 에너지 준위의 변화를 야기하고 변화된 결함의 양과 발생된 에너지 준위에 따라 박막트랜지스터의 전기적 특성을 변화시킨다는 결과를 도출하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.167-167
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• 2012

Aluminium-zinc-tin oxide (AZTO) 박막 트랜지스터는 Spin-coating 방법으로 제작되었다. AZTO용액의 용매는 2-Methoxyethanol, 용질은 각각 Aluminium nitride, Zinc acetate dihydrate, Tin chloride가 사용되어 제작되었다. 용액의 안정성을 위해서 미량의 Mono ethyl amine이 첨가되었다. 용액의 Zn:Sn의 몰 비율은 1 : 1로 고정 되었으며 Al의 mole비를 다양하게 늘리면서 실험을 진행하였다. 이렇게 만들어진 AZTO용액은 3,000 rpm으로 30초간 Spin-coating하였으며 이후 Furnace system을 통하여 $500^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 후열처리 공정을 진행하였다. AZTO박막을 활성층으로 제작된 박막 트랜지스터는 Al의 비율이 늘어남에 따라 처음엔 이동도가 증가하였으나 이후 이동도가 낮아지며 소자특성이 나빠지는 것을 보였다. 이러한 현상의 원인을 알아보고자 물리적, 전기적, 광학적 분석을 통해서 Al양의 변화가 박막트랜지스터 구동에 미치는 영향을 해석하였다. 먼저 AZTO용액은 열중량측정/시차열분석법(Thermo Gravimetry/Differential Thermal Analysis)을 이용하여 spin-coating 이후 후 열처리 온도 결정 및 박막의 변화를 관찰하였으며, X-선 분광(X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하여 박막의 조성 및 전자구조의 변화를, 타원분광해석법(Spectroscopic Ellipsometry)분석을 통하여 밴드 갭과 전도대 이하 밴드 갭 내에 존재하는 결함상태변화를 관찰하였다. AZTO 박막 내의 Al양을 조절하는 것은 박막내의 에너지 준위의 변화를 야기하고 그로인해 박막트랜지스터의 특성을 변화킨다는 결과를 도출하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.797-803
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• 2013

본 논문에서는 플라즈마 중합법에 의해 유기절연막을 제작 후 이를 이용한 유기박막트랜지스터의 특성향상을 위해 반도체박막의 표면처리를 하였다. 그 결과 반도체층의 $O_2$ 플라즈마을 활용하여 30 [sec]동안 표면처리시 박막의 표면에너지는 $38mJ/m^2$값에서 $72mJ/m^2$값으로 증가되었으며, 이에 따른 유기트랜지스터의 이동도는 평균값 기준하여 29% 증가된 $0.057cm^2V^{-1}s^{-1}$의 값으로 증가된 값을 얻을 수 있었다. 이로부터 반도체박막 표면개질에 의한 유기트랜지스터의 이동도 특성향상이 가능함을 알았다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제38권5호
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• pp.52-58
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• 2001

본 논문에서는 직렬 복합 트랜지스터를 이용한 저전압 선형 가변 트랜스컨덕터를 설계하였다. 직렬 복합트랜지스터는 포화 영역에서 동작하는 트랜지스터와 선형 영역에서 동작하는 트랜지스터가 직렬 연결된 구조로 낮은 공급 전압에서도 넓은 입력 전압 범위를 갖는다. 설계된 트랜스컨덕터는 $0.25{\mu}m$ CMOS n-well 공정 파라미터를 이용하여 HSPICE로 시뮬레이션한 결과 차단주파수는 309MHz 이고, 입력 신호 주파수가 10MHz일 때 1.5VP-P의 차동 입력에 대해 1.1%이하의 THD 특성을 갖는다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.492-498
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• 2000

초고주파 트랜지스터를 이용한 증폭기는 트랜지스터의 비선형 특성에 의해 여러 선호들이 입력되는 경우 입 력 선호의 상호 관계에 의해, 입력된 신호의 출력 외에 혼변조 신호들이 발생하게 된다. 혼변조 신호는 입력 신 호에 대해 잡음으로 존재하게 된다. 증폭기에서의 혼변조 선호를 포함하는 출력 신호의 세기와 위상은 증폭기 입력 신호의 세기와 위상 변화에 따라 변하게 된다. 입력신호의 변화에 따른 출력신호의 세기 및 위상 변화를 정확하게 알 수 있다면, 보다 정확한 트랜지스터의 해석과 증폭기에서 발생하는 혼변조 신호 감쇄에 가치있는 정보를 얻을 수 있게 된다. 본 실험에서는 증폭기의 입력 신호의 변화에 따른 출력 신호의 세기 및 위상 변화를 측정할 수 있는 회로를 제작하고, 이를 이용하여 초고주파 트랜지스터에서의 출력 선호 세기 및 위상 변화 특성 을 살펴보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.239.1-239.1
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• 2014

최근 산화아연이나 산화주석을 기반으로 한 산화물 박막 트랜지스터의 연구가 활발히 진행되고 있다. 2004년 일본의 Hosono 교수 그룹에서 비정질 InGaZnO (IGZO) 박막을 이용한 TFT소자 제작을 발표하고 우수한 특성을 확인한 후 산화물 TFT 소자기술에 대한 전 세계적인 연구개발의 계기가 마련 되었다. 그러나 다성분계 화합물 산화물 반도체의 경우 복잡한 성분 조합과 조절이 어렵고, 공정의 제약으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있다. 산화아연의 경우 증착공정중 쉽게 결정화가 이뤄져 대면적화가 어렵고, 결정립계에 의한 이동도 저하, DC 신뢰성 저하가 발생한다. 이에 비해 산화 티타늄의 경우 증착과정후 열처리를 통해서 비정질상과 결정립상을 조절할 수 있다. 하지만, 현재까지 발표된 산화 티타늄 기반의 박막 트랜지스터의 경우 내부 캐리어의 조절이 상대적으로 어려운 단점이 있었다. 본 연구에서는 산화 티타늄기반의 박막 트랜지스터를 제작하고 공정중 산소 분압을 조절하여 소자 특성을 개선시키고 동작모드를 조절하는 연구를 진행하였다. Bottom gate 형식의 $TiO_2$ TFT를 제작하였고 전이 특성을 살펴본 결과 산소분압이 증가할수록 이동도는 감소하는 경향이 나타났다. 또한, 산소분압을 조절하여 박막 내부의 캐리어를 조절할 수 있는 가능성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.112-112
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• 2011

유기박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: OTFT)는 낮은 공정비용과 기존의 고체 실리콘 트랜지스터로서 실혐 할 수 없는 플렉시블 디스플레이, 스마트카드, 태양전지 등의 매우 넓은 활용범위로 각광받고 있는 연구 분야 중 하나이다. 본 연구에서는 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 펜타센을 활성층으로 사용한 유기박막 트랜지스터를 제작하였다. Heavily doped된 N형 실리콘 기판을 메탄올, 에탄올, 불산 처리를 하여 세척을 한 후 PECVD를 이용하여 SiO2를 200 nm 증착하였다. 그 후 열 증발 증착 장비를 사용하여 펜타센을 활성층으로 사용하였고, 분말 형태의 펜타센의 질량을 15~60 mg으로 조절하여 활성층의 두께를 조절하였다. 펜타센 증착 후 100도에서 열처리를 하고, 그 후 Shadow Mask를 이용하여 전극을 150nm 증착하였다. 이때 전극은 Au, Al, Ni 세가지 종류를 사용하였다. 펜타센의 질량을 조절하여 증착한 활성층의 두께는 60 mg일 때 약 60 nm, 45 mg일 때 약 45 nm로 1:1의 비율로 올라가는 것을 확인 할 수 있었고, 펜타센의 두께가 30 nm일 때 특성이 가장 잘 나오는 것을 볼 수 있었다. 펜타센의 두께가 두꺼울수록 게이트에서 인가되는 전압의 필드가 제대로 걸리지 않아 특성이 나쁘게 나온 것으로 보인다. 또한 활성층을 30 nm로 고정하고 전극의 종류를 바꿔가며 전기적 특성(캐리어 이동도, 문턱전압, 전달특성 등)을 측정 했을 때 전극으로 Al보다는 Au와 Ni를 사용했을 때 전기적 특성이 더 우수하게 나오는 것을 볼 수 있었다. 메탈과 펜타센과의 일함수 차이에 따른 결과로 보여진다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.193-194
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• 2018

일반적인 실리콘 트랜지스터는 단방향성특성을 갖는다. 도핑 물질에 따라서 p형 혹은 n형 반도체 물질로 케리어가 달라지고 동작 영역도 달라지기 때문에 반도체 소자는 조건에 따라서 한쪽 방향으로만 동작한다. 이러한 특성은 문턱전압에 의해서 구분된다. 반도체소자인 트랜지스터의 안정성은 문턱전압의 의존도가 높아서 문턱전압이 너무 낮을 경우 한쪽방향으로 동작하는 단방향성 반도체소자를 만들기가 어려워진다. 트랜지스터의 안정성은 반도체센서의 감도에 직접적인 영향을 미치게 되며 현재까지 나와 있는 전자센서들의 감도를 높이기 위해서는 다양한 형태의 화합물의 감지를 전기신호로 변환할 때 얼마나 낮은 전기신호를 감지할 수 있는지에 따라서 달라지며 고감도 센서로써 전자소자의 안정성이 결정된다. 트랜지스터의 안정성을 높이기 위하여 ~ nA 수준의 전기신호에 대한 반응성을 조사 분석하여 고감도의 신호 반응을 나타내는 소재 물질의 양방향성 전달특성에 대하여 분석하고 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.182.2-182.2
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• 2013

최근 산화아연이나 산화주석을 기반으로 한 산화물 박막 트랜지스터의 연구가 활발히 진행중이다. 2004년 Hosono 그룹에서 비정질 InGaZnO (IGZO) 박막을 이용한 TFT소자 제작을 보고하고 우수한 특성을 확인 후 산화물 TFT 소자기술에 대한 전 세계적인 연구개발의 발판이 마련되었다. 그러나 다성분계 화합물로 이루어진 산화물 반도체의 경우 복잡한 성분 조합과 조절이 어렵고, 장비의 제약으로 상용화에 어려움을 겪고 있다. 산화아연의 경우 증착시 쉽게 결정화가 이루어져 대면적 균일성을 확보하기 어렵고, 결정립계에 의한 이동도 저하, DC 신뢰성 저하의 문제가 발생한다. 이에 비해 산화주석의 경우 증착공정에 따라 비정질상과 결정립상을 조절할 수 있다. 하지만, 현재까지 발표된 산화주석 기반의 박막 트랜지스터는 내부 캐리어의 조절이 상대적으로 어려운 단점이 보고되었다. 본 연구에서는 산화 주석기반의 박막 트랜지스터를 제작하고 이에 Zr이온을 도핑하여 소자 특성을 개선시키고 동작모드를 조절하는 연구를 진행하였다. Bottom gate 형식의 ZrSnO TFT를 제작하였고 전이 특성을 살펴본 결과 Zr의 함량이 늘어날수록 이동도는 감소하는 경향이 나타났다. 또한 Zr의 미량 함량에도 불구하고 산소결핍에 의한 캐리어 생성을 억제하여, 소자 특성을 공정조건에 따라 조절할 수 있는 가능성을 확인 했다.