• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.215.1-215.1
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• 2015

본 연구에서는 용액 공정 기반 ZrO2 절연막의 우수한 특성을 확인하기 위해 SiO2 절연막을 가지는 IGZO (Indium-Gallium-Zinc Oxide) 박막 트랜지스터와 비교했다. In:Ga:Zn=1:1:1의 비율의 0.3 M IGZO 용액과 0.2 M ZrO2용액을 사용하였다. ZrO2 박막 트랜지스터는 0.2M ZrO2 용액을 5번 반복 증착하며 140nm 두께의 ZrO2 절연막을 가지는 IGZO 박막 트랜지스터와 비교대상으로 동일한 두께의 SiO2의 절연막을 가지는 IGZO 박막 트랜지스터를 제작하였다. ZrO2 박막 트랜지스터의 문턱전압은 4.3V로 SiO2 박막 트랜지스터의 -6.1V보다 낮았고, 이동도는 $1.2356cm^2/V{\cdot}s$로 $0.0554cm^2/V{\cdot}s$ 보다 약 20배 높았다. 실험 결과를 통해 ZrO2를 절연막으로 사용한 박막 트랜지스터의 특성이 더 향상되었음을 확인하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제44권4호
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• pp.144-148
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• 2011

$Ga_2O_3$ doped $SnO_2$ thin films were grown by using pulsed laser deposition (PLD) technique on glass substrate. The optical and electrical properties of these films were investigated for different doping concentrations, oxygen partial pressures, substrate temperatures, and film thickness. The films were deposited at different substrate temperatures (room temperature to $600^{\circ}C$). The best opto-electrical properties is shown by the film deposited at substrate temperature of $300^{\circ}C$ with oxygen partial pressure of 80 m Torr and the gallium concentration of 2 wt%. The as obtained lowest resistivity is $9.57{\times}10^{-3}\;{\Omega}cm$ with the average transmission of 80% in the visible region and an optical band gap (indirect allowed) of 4.26 eV.

• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.21-25
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• 2017

본 연구에서는 최근 차세대 전력 반도체로 관심을 받고 있는 단결정 ${\beta}-Ga_2O_3$를 이용한 쇼트키 배리어 다이오드 제작 및 특성 분석을 수행하였다. 쇼트키 배리어 다이오드는 Sn으로 도핑된 $2{\mu}m$ 두께의 저농도 N 타입 에피층 상에 Pt/Ti/Au 쇼트키 접합으로 제작되었으며 측정된 특성은 > 180 V의 항복전압, $1.26m{\Omega}{\cdot}cm^2$의 온 저항, 그리고 1 V의 순 방향 전압에서 $77A/cm^2$, 1.5 V에서 $473A/cm^2$의 순방향 전류 특성을 나타내었다. 본 연구를 통하여 단결정 ${\beta}-Ga_2O_3$의 전력반도체 활용 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.288-295
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• 2023

본 연구에서는 radio frequency (RF)-스퍼터링을 이용하여 SiC 기판 위에 Ga₂O₃ 박막을 증착하여 Metal-Semiconductor-Metal (MSM) UV photodetector (PD)를 제작하였고, 산소 후열처리에 따른 PD 성능을 연구하였다. 산소 후열처리된 Ga₂O₃ 박막은 외부 광에 대한 전류의 상당한 증가와 시간 의존성 on/off 광 응답 특성에서 측정된 감소시간이 1.21, 1.12 s로 후열처리를 하지 않은 박막의 감소시간인 1.34, 3.01 s 보다 더 빠른 반응을 보여주었다. 이러한 특성은 산소 후열처리 후의 산소 공공 및 결함 분포 변화에 기인한다. 우리의 연구 결과는 산소 후열처리가 PD 성능 향상에 영향을 미칠 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권10호
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• pp.935-942
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• 2002

Ga 첨가된 ZnO(GZO) 박막을 5.7 wt%의 $Ga_2O_3$를 ZnO에 첨가된 세라믹 GZO 타켓을 사용하여 직류 마그넷 스퍼터에 의해 실온의 유리 기판위에 제작했다. 각각 질량이 서로 다른 Ne, Ar, Kr 가스의 다양한 전압(total gas pressure)에서 제작한 GZO 박막에 대하여, 타켓의 에로젼 영역(B영역)과 비에로젼 영역(A영역)에 대향하는 박막 영역의 전기적 특성을 조사했다. 가스 종류와 관계없이 B 영역의 대향부분은 비에로젼 영역과 비교해서, 홀 이동도와 캐리어 밀도의 감소에 의해 상대적으로 높은 비저항값을 보였다. Ne 가스를 사용한 경우, GZO 박막은 가장 높은 비저항값을 나타낸 반면, Kr 가스를 사용하여 제작한 GZO 박막은 상대적으로 가장 낮은 비저항값을 보였다. GZO 박막의 전기적 특성은 박막의 결정성에 크게 의존하고 있음을 알았으며 박막의 전기적 특성과 결정성의 저하를 일으키는 인자로서 성장중의 박막의 결정성에 크게 의존하고 있음을 알았으며 박막의 전기적 특성과 결정성의 저하를 일으키는 인자로서 성장중의 박막표면에 충돌하여 박막에 손상을 입히는 고에너지 입자를 들 수 있다. Ne, Ar, Kr 가스의 반사 중성 원자들의 에너지를 Monete Carlo simulation에 의한 계산한 결과는 실험 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.193-199
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• 2019

본 연구에서는 TCAD 시뮬레이션을 사용하여 산화갈륨 ($Ga_2O_3$) 기반 수직형 쇼트키 장벽 다이오드 고전압 스위칭 소자의 항복전압 특성을 개선하기 위한 가드링 구조를 이온 주입이 필요 없는 간단한 플로팅 금속 구조를 활용하여 제안하였다. 가드링 구조를 도입하여 양극 모서리에 집중되던 전계를 감소시켜 항복전압 성능 개선을 확인하였으며, 이때 금속 가드링의 폭과 간격 및 개수에 따른 항복전압 특성 분석을 전류-전압 특성과 내부 전계 및 포텐셜 분포를 함께 분석하여 최적화를 수행하였다. N형 전자 전송층의 도핑농도가 $5{\times}10^{16}cm^{-3}$이고 두께가 $5{\mu}m$인 구조에 대하여 $1.5{\mu}m$ 폭의 금속 가드링을 $0.2{\mu}m$로 5개 배치하였을 경우 항복전압 2000 V를 얻었으며 이는 가드링 없는 구조에서 얻은 940 V 대비 두 배 이상 향상된 결과이며 온저항 특성의 저하는 없는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 활용한 플로팅 금속 가드링 구조는 추가적인 공정단계 없이 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 매우 활용도가 높은 기술로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2024

β-Ga₂O₃는 ~4.8 eV의 넓은 밴드 갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전압을 가지는 물질로 전력소자의 응용 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 또한, 대표적인 WBG 반도체 소재인 SiC, GaN, 다이아몬드 등과 비교했을 때, 높은 성장률과 낮은 제조 비용으로 단결정 성장이 가능하다는 장점을 가진다[1-4]. 본 연구에서는 다중 슬릿 구조를 이용한 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 법을 통해 SnO₂ 0.3 mol% 도핑된 10 mm 두께의 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시키는 데에 성공했다. 성장 방향과 성장 면은 각각 [010]/(001)로 설정하였으며 성장 속도는 약 12 mm/h이다. 성장시킨 β-Ga₂O₃ 단결정은 다양한 결정면(010, 001, 100, ${\bar{2}}01$)으로 절단하여 표면 가공을 진행하였다. 가공이 완료된 샘플은 XRD, UV/VIS/NIR Spec., Mercury Probe, AFM, Etching 등의 분석을 통해 결정면에 따른 특성을 비교하였다. 본 연구는 고전압 및 고온 응용 분야에서 전력반도체 기술의 발전에 기여할 것으로 기대되며 더 나은 특성의 기판을 선택하는 것은 소자의 성능과 신뢰성을 향상시키는데에 중요한 역할을 할 것이다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.303-308
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• 2011

The Gallium-doped ZnO(GZO) film deposited at a temperature of $200^{\circ}C$ and a pressure of 10 mtorr has an optical transmittance of 89.0% and a resistivity of $2.0\;m{\Omega}{\cdot}cm$ because of its high crystallinity. Effect of $Al_2O_3$ oxide buffer layers on the optical and electrical properties of sputtered ZnO films were intensively investigated for developing the electrodes of opto-electronic devices which demanded high optical transmittance and low resistivity. The use of $Al_2O_3$ buffer layer could increase optical transmittance of GZO film to 90.7% at a wavelength of 550 nm by controlling optical spectrum. Resistivity of deposited GZO films were much dependent on the deposition condition of $O_2/(Ar+O_2)$ flow rate ratio during the buffer layer deposition. It is considered that the $Al_2O_3$ buffer layer could increase the carrier concentration of the GZO films by doping effect of diffused Al atoms through the rough interface.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.183-184
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• 2013

Two main MBE growth techniques have been used: plasma-assisted MBE (PA-MBE), which utilizes a rf plasma to supply active nitrogen, and ammonia MBE, in which nitrogen is supplied by pyrolysis of NH3 on the sample surface during growth. PA-MBE is typically performed under metal-rich growth conditions, which results in the formation of gallium droplets on the sample surface and a narrow range of conditions for optimal growth. In contrast, high-quality GaN films can be grown by ammonia MBE under an excess nitrogen flux, which in principle should result in improved device uniformity due to the elimination of droplets and wider range of stable growth conditions. A drawback of ammonia MBE, on the other hand, is a serious memory effect of NH3 condensed on the cryo-panels and the vicinity of heaters, which ruins the control of critical growth stages, i.e. the native oxide desorption and the surface reconstruction, and the accurate control of V/III ratio, especially in the initial stage of seed layer growth. In this paper, we demonstrate that the reliable and reproducible growth of GaN on Si (110) substrates is successfully achieved by combining two MBE growth technologies using rf plasma and ammonia and setting a proper growth protocol. Samples were grown in a MBE system equipped with both a nitrogen rf plasma source (SVT) and an ammonia source. The ammonia gas purity was ＞99.9999% and further purified by using a getter filter. The custom-made injector designed to focus the ammonia flux onto the substrate was used for the gas delivery, while aluminum and gallium were provided via conventional effusion cells. The growth sequence to minimize the residual ammonia and subsequent memory effects is the following: (1) Native oxides are desorbed at $750^{\circ}C$ (Fig. (a) for [$1^-10$] and [001] azimuth) (2) 40 nm thick AlN is first grown using nitrogen rf plasma source at $900^{\circ}C$ nder the optimized condition to maintain the layer by layer growth of AlN buffer layer and slightly Al-rich condition. (Fig. (b)) (3) After switching to ammonia source, GaN growth is initiated with different V/III ratio and temperature conditions. A streaky RHEED pattern with an appearance of a weak ($2{\times}2$) reconstruction characteristic of Ga-polarity is observed all along the growth of subsequent GaN layer under optimized conditions. (Fig. (c)) The structural properties as well as dislocation densities as a function of growth conditions have been investigated using symmetrical and asymmetrical x-ray rocking curves. The electrical characteristics as a function of buffer and GaN layer growth conditions as well as the growth sequence will be also discussed. Figure: (a) RHEED pattern after oxide desorption (b) after 40 nm thick AlN growth using nitrogen rf plasma source and (c) after 600 nm thick GaN growth using ammonia source for (upper) [110] and (lower) [001] azimuth.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.600-604
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• 2011

본 연구에서는 박막 트랜지스터(TFTs)에 사용 가능한 Indium Gallium 산화물(IGO) 박막을 스핀코팅을 이용한 화학적 용액공정을 사용하여 $SiO_2$/Si 기판 위에 증착시켰다. 또한 IGO 박막을 증착한 후에 이루어지는 열처리 온도가 박막의 결정화에 미치는 영향과 이들의 전기적 특성이 조사되었다. 스핀코팅법에 의한 IGO 박막을 증착하기 위해 사용된 In과 Ga의 비율은 2:1로 고정하였으며, 박막의 열처리 온도는 $300{\sim}600^{\circ}C$의 범위에서 변화시켰다. 공기 중에서 $300^{\circ}C$와 $600^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리한 IGO 박막을 사용하여 제조한 박막 트랜지스터의 전류 이동도(field effect mobility)는 각각 0.34와 3.83 $cm^2/V{\cdot}s$로서 양호한 전자소자의 성능을 보였다. 또한 on/off 전류비(current ratio)는 $10^5$ 이상이었으며, IGO 박막의 평균 투과율은 98%이었다.