• 한국재료학회지
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• 제30권4호
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• pp.211-216
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• 2020

Amorphous In-Ga-Zn-O (a-IGZO) thin film transistors, because of their relatively low mobility, have limits in attempts to fulfill high-end specifications for display backplanes. In-Zn-O (IZO) is a promising semiconductor material for high mobility device applications with excellent transparency to visible light region and low temperature process capability. In this paper, the effects of working pressure on the physical and electrical properties of IZO films and thin film transistors are investigated. The working pressure is modulated from 2 mTorr to 5 mTorr, whereas the other process conditions are fixed. As the working pressure increases, the extracted optical band gap of IZO films gradually decreases. Absorption coefficient spectra indicate that subgap states increase at high working pressure. Furthermore, IZO film fabricated at low working pressure shows smoother surface morphology. As a result, IZO thin film transistors with optimum conditions exhibit excellent switching characteristics with high mobility (≥ 30㎠/Vs) and large on/off ratio.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.207-207
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• 2011

Amorphous transparent oxide semiconductors (a-TOS) have been widely studied for many optoelectronic devices such as AM-OLED (active-matrix organic light emitting diodes). Recently, Nomura et al. demonstrated high performance amorphous IGZO (In-Ga-Zn-O) TFTs.1 Despite the amorphous structure, due to the conduction band minimum (CBM) that made of spherically extended s-orbitals of the constituent metals, an a-IGZO TFT shows high mobility.2,3 But IGZO films contain high cost rare metals. Therefore, we need to investigate the alternatives. Because Aluminum has a high bond enthalpy with oxygen atom and Alumina has a high lattice energy, we try to replace Gallium with Aluminum that is high reserve low cost material. In this study, we focused on the electrical properties of IZO:Al thin films as a channel layer of TFTs. IZO:Al were deposited on unheated non-alkali glass substrates (5 cm ${\times}$ 5 cm) by magnetron co-sputtering system with two cathodes equipped with IZO target and Al target, respectively. The sintered ceramic IZO disc (3 inch ${\phi}$, 5 mm t) and metal Al target (3 inch ${\phi}$, 5 mm t) are used for deposition. The O2 gas was used as the reactive gas to control carrier concentration and mobility. Deposition was carried out under various sputtering conditions to investigate the effect of sputtering process on the characteristics of IZO:Al thin films. Correlation between sputtering factors and electronic properties of the film will be discussed in detail.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.234-234
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• 2011

IGZO 투명 전도 박막은 TFT-LCD에 사용되는 투명 전도성 산화물 박막으로서 다양한 광전자 소자의 투명 전극으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 RF magnetron sputtering법으로 corning 1737 유리기판 위에 RF 파워의 변화에 따라 증착한 IGZO박막의 광학적 전기적 특성 변화를 연구하였다. 박막 증착 조건은 초기 압력 $2.0{\times}10^{-6}$ Torr, 증착 압력 $2.0{\times}10^{-2}$ Torr, 반응가스 Ar 50 sccm, 증착 온도는 실온으로 고정하였으며, 공정변수로 RF 파워를 25 w, 50 w, 75 w, 100 w로 변화시키며, IGZO 타겟은 $In_2O_3$, $Ga_2O_3$, ZnO 분말을 각각 1 : 1 : 2 mol% 조성비로 혼합하여 소결한 타겟을 사용하였다. 표면분석(AFM)결과 RF 파워가 증가함에 따라 거칠기가 증가하였으며, XRD 분석결과 Bragg's 법칙을 만족하는 피크가 나타나지 않는 비정질 구조임을 확인할 수 있었다. 가시광 영역에서 (450 nm~700 nm) 25 w일 때 85% 이상을 확인하였고, RF 파워가 증가할수록 밴드갭이 감소하는 것을 확인하였다. RF 파워가 100 w인 경우 carrier 밀도는 $7.0{\times}10^{19}\;cm^{-3}$, Mobility 13.4 $cm^2$/V-s, Resistivity $6.0{\times}10^{-3}\;{\Omega}-cm$로 투명전도막의 특성을 보였다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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• pp.524-526
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• 2009

The effects of In and Ga contents on characteristics of InGaZnO (IGZO) films grown by a sol-gel method and their thin film transistors (TFTs) have been investigated. Excess In incorporation into IGZO enhances the field effect mobilities of the TFTs due to the increase in conducting path ways, and decreases the grain size and the surface roughness of the films because more $InO_2^-$ ions induce cubic stacking faults with IGZO. Ga incorporation into results in decrease in carrier concentration of films and off-current of TFTs since Ga ion forms stronger chemical bonds with oxygen than Zn and In ions, acting as a carrier killer.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.95-95
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• 2015

IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) 물질은 기존에 사용되던 Amorphous Silicon에 비해 전자 이동도가 더욱 빠르기 때문에 차세대 디스플레이 재료로서 각광받고 있으며, 이러한 빠른 전자 이동도는 디스플레이 소자에 있어서 매우 중요한 요소 중 하나이다. 이를 향상시키기 위하여 본 연구에서는 ICP(inductively coupled plasma) antenna를 이용하여 rf power와 requency를 변화함으로써 박막 증착 시 발생되는 플라즈마의 특성을 조절하여, 박막의 특성을 조절하고자 했다. 이렇게 증착된 IGZO 박막은 Hall Effect Measurement를 이용하여 전기적 특성을 분석하였으며, XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 박막의 조성을 분석하였다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제13권1호
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• pp.47-49
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• 2012

In this paper, we investigated the anomalous hump in the bottom gate staggered a-IGZO TFTs. During the positive bias stress, a positive threshold voltage shift was observed in the transfer curve and an anomalous hump occurred as the stress time increased. The hump became more serious in higher gate bias stress while it was not observed under the negative bias stress. The analysis of constant gate bias stress indicated that the anomalous hump was influenced by the migration of positively charged mobile interstitial zinc ion towards the top side of the a-IGZO channel layer.

• 전기학회논문지
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• 제66권4호
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• pp.721-726
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• 2017

We fabricated stretchable thin-film transistors(TFTs) on a polydimethylsiloxane substrate with patterned polyimide island structures by using an amorphous InGaZnO semiconductor and parylene gate insulator. The TFTs exhibited a field- effect mobility of $5cm^2V^{-1}s^{-1}$ and a current on/off ratio of $10^5$ at a relatively low operating voltage. Furthermore, the fabricated transistors showed no noticeable changes in their electrical performance for large strains of up to 50 %.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1277_1278
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• 2009

Amorphous oxide semiconductor $InGaZnO_4$(IGZO) is a very promising candidate of channel layer in transparent thin film trasisitor(TTFT) because of its high mobility and high transparency in visible light region. Amorphous IGZO films were deposited at room temperature on a fused silica substrate using pulsed laser deposition method. In-situ post annealing was carried out at 150-450C right after film deposition. The $O_2$ partial pressures during the deposition and the post annealing was fixed to 10mTorr. The electron transport properties of the amorphous IGZO films were improved by thermal annealing. The temperature range in which the improvement of the electrical properties, was 150C~300C.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.214.1-214.1
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• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• 열처리공학회지
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• 제27권5호
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• pp.230-234
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• 2014

IGZO/Ag bi-layered films were deposited on glass substrate at room temperature with radio frequency and direct current magnetron sputtering, respectively to consider the effect of Ag buffer layer on the electrical, optical and structural properties. For all deposition, while the thickness of Ag buffer layer was varied as 10, 15, and 20 nm, The thickness of IGZO films were kept at 100 nm, In a comparison of figure of merit, IGZO films with 15 nm thick Ag buffer layer show the higher figure of merit ($1.1{\times}10^{-2}{\Omega}^{-1}$) than that of the IGZO single layer films ($3.7{\times}10^{-4}{\Omega}^{-1}$). From the observed results, it is supposed that the IGZO 100 nm/Ag 15 nm bi-layered films may be an alternative candidate for transparent electrode in a transparent thin film transistor device.