• 한국세라믹학회지
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• 제39권12호
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• pp.1128-1132
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• 2002

MFS-FET(Metal-Ferroelectric-Semiconductor Field Effect Transistor) 구조의 비휘발성 기억소자용 $ReMnO_3$(Re:Y, Ho, Er) 박막을 금속 유기 화학 기상 증착법(MOCVD)으로 증착하였다. $ReMnO_3$ 박막을 Si(100) 기판 위에 700${\circ}C$-2시간 증착 시켜 결정화를 위해 대기 중에서 900${\circ}C$-1시간 열처리 시 육방정계(hexagonal) 단일상의 $ReMnO_3$ 박막을 형성하였다. 육방정계 단일상 구조에서 $ReMnO_3$ 박막의 강유전 특성은 c-축 배향성에 의존하였으며, c-축 배향성이 우수한 $YMnO_3$ 박막의 잔류 분극(Pr) 값은 105 nC/$cm^2$로 가장 우수하였다. 또한 누설 전류 밀도(leakage current density) 값은 미세구조의 결정립 크기에 의존하였으며, 결정립 크기가 100∼150 nm인 $YMnO_3$ 박막의 누설 전류 밀도 값은 인가전압 0.5 V에서 $10^{-8}$ A/$cm^2$을 나타내었다.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.409-413
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• 2007

양친성의 성질을 가진 폴리디아세틸렌 단량체를 이용한 센서는 주로 수용액 상태에서 리포좀이나 또는 다른 구조를 이용하였다. 폴리디아세틸렌은 수용액 상에서 쉽게 구조를 형성하는 장점과 여러 광학적인 특성을 가지고 있어서 다양한 목적물질의 검출을 가능하게 하였다. 디아세틸렌 단량체는 수 nm의 크기의 분자로서 LB 필름 제조 방법을 이용하면 아주 얇은 단분자층 또는 다분자층으로 필름을 형성할 수 있게 된다. 이렇게 형성된 필름은 수용액상에서 만들어진 구조체와 같은 성질을 가진다. 즉 무색으로 형성된 구조체들은 254 nm에 조사를 시키면 파란색으로 변하게 되며 650 nm 부근에서 최대 흡수 파장을 가지게 된다. 파란색으로 형성된 구조체는 다양한 외부환경 (온도, pH, 용매 등)이나 목적물질 (바이러스, 단백질, 항체, DNA, 펩타이드 등)의 결합으로 약하게는 보라색에서 강하게는 붉은색으로 변하게 된다. 색전이가 이루어진 수용액이나 필름에서는 파란색에서는 존재하지 않던 형광이 630 nm 부근에서 최대 방출 파장이 나타나기도 한다. 따라서 가시적인 방법이나 형광 검출 방법을 이용하면 색이 변한 정도에 따라 특이성의 정도를 결정할 수 있는 좋은 센서 기술이 될 것으로 사료된다. 목적 물질 검출에 대한 연구 이외에 대부분의 폴리디아세틸렌은 색전이가 이루어진 후 가역적인 현상을 보이지 않는다. 그러나 적절하게 치환된 관능기는 가역적인 성질을 부여하게 된다. 이런 성질들을 내포하면서 막대 모양과 같은 견고한 실리카 구조체의 형성에 적용할 수 있다는 연구 결과가 보고되고 있다. 그러나 구조체를 형성하는 단량체는 비특이적인 결합을 할 수 있는 관능기 (-COOH, $-NH_2$ 등)을 포함하고 있기 때문에 선택적인 센서의 개발을 위해서는 개선해야 할 부분이다. 결론적으로 보완된 다양한 구조체와 센서 적용 기술은 현재의 표지방식을 기반으로 하는 감지 기술을 대체할 수 있는 새로운 비표지 센서로의 적용이 가능할 것으로 여겨진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.289-289
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• 2013

While there are plenty of studies on synthesizing semiconducting germanium nanowires (Ge NWs) by vapor-liquid-solid (VLS) process, it is difficult to inject dopants into them with uniform dopants distribution due to vapor-solid (VS) deposition. In particular, as precursors and dopants such as germane ($GeH_4$), phosphine ($PH_3$) or diborane ($B_2H_6$) incorporate through sidewall of nanowire, it is hard to obtain the structural and electrical uniformity of Ge NWs. Moreover, the drastic tapered structure of Ge NWs is observed when it is synthesized at high temperature over $400^{\circ}C$ because of excessive VS deposition. In 2006, Emanuel Tutuc et al. demonstrated Ge NW pn junction using p-type shell as depleted layer. However, it could not be prevented from undesirable VS deposition and it still kept the tapered structures of Ge NWs as a result. Herein, we adopt $C_2H_2$ gas in order to passivate Ge NWs with carbon sheath, which makes the entire Ge NWs uniform at even higher temperature over $450^{\circ}C$. We can also synthesize non-tapered and uniformly doped Ge NWs, restricting incorporation of excess germanium on the surface. The Ge NWs with carbon sheath are grown via VLS process on a $Si/SiO_2$ substrate coated 2 nm Au film. Thin Au film is thermally evaporated on a $Si/SiO_2$ substrate. The NW is grown flowing $GeH_4$, HCl, $C_2H_2$ and PH3 for n-type, $B_2H_6$ for p-type at a total pressure of 15 Torr and temperatures of $480{\sim}500^{\circ}C$. Scanning electron microscopy (SEM) reveals clear surface of the Ge NWs synthesized at $500^{\circ}C$. Raman spectroscopy peaked at about ~300 $cm^{-1}$ indicates it is comprised of single crystalline germanium in the core of Ge NWs and it is proved to be covered by thin amorphous carbon by two peaks of 1330 $cm^{-1}$ (D-band) and 1590 $cm^{-1}$ (G-band). Furthermore, the electrical performances of Ge NWs doped with boron and phosphorus are measured by field effect transistor (FET) and they shows typical curves of p-type and n-type FET. It is expected to have general potentials for development of logic devices and solar cells using p-type and n-type Ge NWs with carbon sheath.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.133-133
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• 2008

Recently, as the down-scailing of field-effect transistor devices continues, Schottky-barrier field-effect transistors (SB-FETs) have attracted much attention as an alternative to conventional MOSFETs. SB-FETs have advantages over conventional devices, such as low parasitic source/drain resistance due to their metallic characteristics, low temperature processing for source/drain formation and physical scalability to the sub-10nm regime. The good scalability of SB-FETs is due to their metallic characteristics of source/drain, which leads to the low resistance and the atomically abrupt junctions at metal (silicide)-silicon interface. Nevertheless, some reports show that SB-FETs suffer from short channel effect (SCE) that would cause severe problems in the sub 20nm regime.[Ouyang et al. IEEE Trans. Electron Devices 53, 8, 1732 (2007)] Because source/drain barriers induce a depletion region, it is possible that the barriers are overlapped in short channel SB-FETs. In order to analyze the SCE of SB-FETs, we carried out systematic studies on the Schottky barrier overlapping in short channel SB-FETs using a SILVACO ATLAS numerical simulator. We have investigated the variation of surface channel band profiles depending on the doping, barrier height and the effective channel length using 2D simulation. Because the source/drain depletion regions start to be overlapped each other in the condition of the $L_{ch}$~80nm with $N_D{\sim}1\times10^{18}cm^{-3}$ and $\phi_{Bn}$ $\approx$ 0.6eV, the band profile varies as the decrease of effective channel length $L_{ch}$. With the $L_{ch}$~80nm as a starting point, the built-in potential of source/drain schottky contacts gradually decreases as the decrease of $L_{ch}$, then the conduction and valence band edges are consequently flattened at $L_{ch}$~5nm. These results may allow us to understand the performance related interdependent parameters in nanoscale SB-FETs such as channel length, the barrier height and channel doping.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.400-401
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• 2012

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor; FET), 유기 전자 소자(Organic electronic device)와 광전자 소자(Optoelectronic device) 같은 반도체 소자에 응용 가능하다. 그러나 에너지 밴드 갭이 없기 때문에 소자의 전기적 특성이 제한되는 단점이 있다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization) 등의 방법으로 그래핀을 도핑 후 에너지 밴드 갭을 형성시키는 연구 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 이러한 방법들은 표면이 균일하지 않고, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가조립 단층막(Self-assembled monolayers; SAMs)을 이용하여 이산화규소(Silicon oxide; SiO2) 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면 그래핀의 일함수를 쉽게 조절하여 소자의 전기적 특성을 최적화할 수 있다. SAMs는 그래핀과 SiO2 사이에 부착된 매우 얇고 안정적인 층으로 사용된 물질의 특성에 따라 운반자 농도나 도핑 유형, 디락 점(Dirac point)으로부터의 페르미 에너지 준위(Fermi energy level)를 조절할 수 있다[1-3]. 본 연구에서는 SAMs한 기판을 이용하여 그래핀의 도핑 효과를 확인하였다. CVD를 이용하여 균일한 그래핀을 합성하였고, 기판을 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)와 Borane-Ammonia(Borazane)을 이용하여 각각 아민 기(Amine group; -NH2)와 보론 나이트라이드(Boron Nitride; BN)로 기능화한 후, 그 위에 합성한 그래핀을 전사하였다. 기판 위에 NH2와 BN이 SAMs 형태로 존재하는 것을 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였고, 그 결과 NH2와 BN에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.120-120
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• 2011

Graphene is a carbon based material and it has great potential of being utilized in various fields such as electronics, optics, and mechanics. In order to develop graphene-based logic systems, graphene field-effect transistor (GFET) has been extensively explored. GFET requires supporting devices, such as volatile memory, to function in an embedded logic system. As far as we understand, graphene has not been studied for volatile memory application, although several graphene non-volatile memories (GNVMs) have been reported. However, we think that these GNVM are unable to serve the logic system properly due to the very slow program/read speed. In this study, a GVM based on the GFET structure and using an engineered graphene channel is proposed. By manipulating the deposition condition, charge traps are introduced to graphene channel, which store charges temporarily, so as to enable volatile data storage for GFET. The proposed GVM shows satisfying performance in fast program/erase (P/E) and read speed. Moreover, this GVM has good compatibility with GFET in device fabrication process. This GVM can be designed to be dynamic random access memory (DRAM) in serving the logic systems application. We demonstrated GVM with the structure of FET. By manipulating the graphene synthesis process, we could engineer the charge trap density of graphene layer. In the range that our measurement system can support, we achieved a high performance of GVM in refresh (>10 ${\mu}s$) and retention time (~100 s). Because of high speed, when compared with other graphene based memory devices, GVM proposed in this study can be a strong contender for future electrical system applications.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.367-371
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• 2001

RF magnetron sputtering 법으로 T $a_2$ $O_{5}$ 세라믹 타겟과 S $r_2$N $b_2$ $O_{7}$ 세라믹 타겟을 동시 sputtering하여 저유전율 S $r_2$(T $a_{1-x}$ , N $b_{x}$)$_2$ $O_{7}$(STNO) 박막을 p-type Si (100) 기판 위에 증착하여 NDRO 강유전체 메모리 (Non-destructive read out ferro-electric random access memory)에 사용되는 Pt/STNO/Si (MFS) 구조의 응용 가능성을 확인하였다. Sr$_2$Nb$_2$ $O_{7} (SN O)$ 타겟과 T $a_2$ $O_{5}$ 타겟의 출력의 비를 100w/100w, 70w/100w, 그리고 50w/100w로 조절하면서 x 값을 달리하여 조성을 변화시켰다. 성장된 박막을 8$50^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$, 그리고 9$50^{\circ}C$에서 1시간 동안 산소 분위기에서 열처리하였다. 조성과 열처리 온도에 따른 구조적 특징을 XRD에 의해 관찰하였으며 표면특성은 FE-SBM에 의해 관찰하였고, C-V 측정과 I-V 측정으로 박막의 전기적 특성을 조사하였다. SNO 타겟과 T $a_2$ $O_{5}$ 타켓의 출력비에 따른 STNO 박막의 성장 결과 70W/170W의 출력비에서 성장된 STNO박막에서 Ta의 양이 상대적 맡은 x=0.4였으며 가장 우수한 C-V 특성 및 누설 전류 특성을 보였다. 이 조성에서 성장된 STNO박막은 3-9V외 인가전압에서 메모리 윈도우 갑이 0.5-8.3V였고 누설전류밀도는 -6V의 인가전압에서 7.9$\times$10$_{-8}$A /$\textrm{cm}^2$였다.