Chae, Seong Won;Yun, Ho Jin;Yang, Seung Dong;Jeong, Jun Kyo;Park, Jung Hyun;Kim, Yu Jeong;Kim, Hyo Jin;Lee, Ga-Won
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.18
no.3
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pp.155-158
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2017
In this paper, ZnO Thin Film Transistors (TFTs) were fabricated by a sol-gel method using a low-temperature process, and their physical and electrical characteristics were analyzed. To lower the process temperature to $200^{\circ}C$, we used a zinc nitrate hydrate ($Zn(NO_3)_2{\cdot}xH_2O$) precursor. Thermo Gravimetric Analyzer (TGA) analysis showed that the zinc nitrate hydrate precursor solution had 1.5% residual organics, much less than the 6.5% of zinc acetate dihydrate at $200^{\circ}C$. In the sol-gel method, organic materials in the precursor disrupt formation of a high-quality film, and high-temperature annealing is needed to remove the organic residuals, which implies that, by using zinc nitrate hydrate, ZnO devices can be fabricated at a much lower temperature. Using an X-Ray Diffractometer (XRD) and an X-ray Photoelectron Spectrometer (XPS), $200^{\circ}C$ annealed ZnO film with zinc nitrate hydrate (ZnO (N)) was found to have an amorphous phase and much more oxygen vacancy ($V_o$) than Zn-O bonds. Despite no crystallinity, the ZnO (N) had conductance comparable to that of ZnO with zinc acetate dihydrate (ZnO (A)) annealed at $500^{\circ}C$ as in TFTs. These results show that sol-gel could be made a potent process for low-cost and flexible device applications by optimizing the precursors.
Dissolution of Antheraea pernyi silk fiber was carried out in a zinc nitrate 6 hydrate (Zn(NO$_3$)$_2$ㆍ6$H_2O$) solution with various dissolving conditions. The solubility was significantly dependent on the concentration of zinc nitrate, dissolving temperature and time. Regenerated A. pernyi silk fibroin powder was obtained through dialysis process to remove chaotropic salt. FTIR and X-ray diffractometer showed that the conformation of regenerated A. pernyi silk powder was sheet structure.
Zinc gallate $(ZnGa_2O_4)$ thin film phosphors have been formed on ITO glass substrates by a sol-gel spinning coating method. For the formation of the film phosphors, the starting materials of zinc acetate dihydrate, gallium nitrate hydrate and 2-methoxyethanol as a solution were used. The thin films deposited were firstly dried at $100^{\circ}C$ and fired at $500^{\circ}C\;or\;600^{\circ}C$ for 30 min and then, annealed $500^{\circ}C\;or\;600^{\circ}C$ at for 30 min under an annealing atmosphere of 3% $H_2/Ar$. The thin films deposited on ITO glass plates showed the (220), (222), (400), (422), (511), and (440) peaks of spinel structure as well as the (311) peak indicating a standard powder diffraction pattern. The surface morphologies of the thin film phosphors were observed with a firing and an annealing condition. The $ZnGa_2O_4$ film phosphors showed the blue emission spectra around 410 nm as well as the emission spectra in the UV region (360-380 nm).
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.30
no.7
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pp.432-436
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2017
IZO transistors with $Al_2O_3$ as gate dielectrics have been investigated. To improve permittivity in an ambient dielectric layer, we grew $Al_2O_3$ by atomic layer deposition directly onto the substrates. Then, we prepared IZO semiconductor solutions with 0.1 M indium nitrate hydrate [$In(NO_3)_3{\cdot}xH_2O$] and 0.1 M zinc acetate dehydrate [$Zn(CH_3COO)_2{\cdot}2H_2O$] as precursor solutions; the IZO solution made with a molar ratio of 7:3 was then prepared. It has been found that these oxide transistors exhibit low operating voltage, good turn-on voltage, and an average field-effect mobility of $0.90cm^2/Vs$ in ambient conditions. Studies of low-voltage driving of IZO transistors with atomic layer-deposited high-k $Al_2O_3$ as gate dielectric provide data of relevance for the potential use of these materials and this technology in transparent display devices and displays.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.30
no.7
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pp.437-440
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2017
We report on amorphous thin-film transistors (TFTs) with indium zinc oxide (IZO) channel layers that were fabricated via a solution process. We prepared the IZO semiconductor solution with 0.1 M indium nitrate hydrate and 0.1 M zinc acetate dehydrate as precursor solutions. The solution- processed IZO TFTs showed good performance: a field-effect mobility of $7.29cm^2/Vs$, a threshold voltage of 4.66 V, a subthreshold slope of 0.48 V/dec, and a current on-to-off ratio of $1.62{\times}10^5$. To investigate the static response of our solution-processed IZO TFTs, simple resistor load-type inverters were fabricated by connecting a $2-M{\Omega}$ resistor. Our IZOTFTbased N-MOS inverter performed well at operating voltage, and therefore, isa good candidate for advanced logic circuits and display backplane.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.30
no.8
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pp.484-490
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2017
We investigated the rewritable operation of a non-volatile memory device composed of Al (top)/$TiO_2$/indium-zinc-oxide (IZO)/Al (bottom). The oxygen-deficient IZO layer of the device was spin-coated with 0.1 M indium nitrate hydrate and 0.1 M zinc acetate dehydrate as precursor solutions, and the $TiO_2$ layer was fabricated by atomic layer deposition. The oxygen vacancies IZO layer of an active component annealed at $400^{\circ}C$ using thermal annealing and it was proven to be in oxygen vacancies and oxygen binding environments with OH species and heavy metal ions investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. The device, which operates at low voltages (less than 3.5 V), exhibits non-volatile memory behavior consistent with resistive-switching properties and an ON/OFF ratio of approximately $3.6{\times}10^3$ at 2.5 V.
ZnO nanorod gas sensors were prepared by an ultrasound radiation method and their gas sensing properties were investigated for NO gas. For this procedure, 0.01, 0.005 and 0.001M of zinc nitrate hydrate [$Zn(NO_3)_2\;{\cdot}\;6H_2O$] and hexamethyleneteramine [$C_6H_{12}N_4$] aqueous solutions were prepared and then the solution was irradiated with high intensity ultrasound for 1 h. The lengths of ZnO nanorods ranged from 200 nm to 500 nm with diameters ranging from 40 nm to 80 nm. The size of the ZnO nanorods could be controlled by the concentration of solution. The sensing characteristics of these nanostructures were investigated for three kinds of sensor. The properties of the sensors were influenced by the morphology of the nanorods.
La doped CuO-ZnO-$Al_2O_3$ powders are prepared by sol-gel method with aluminum isopropoxide and primary distilled water as precursor and solvent. In this synthesized process, the obtained metal oxides caused the precursor such as copper (II) nitrate hydrate and zinc (II) nitrate hexahydrate were added. To improve the surface areas of La doped CuO-ZnO-$Al_2O_3$ powder, sorbitan (z)-mono-9-octadecenoate (Span 80) was added. The synthesized powder was calcined at various temperatures. The dopant was found to affect the surface area and particle size of the mixed oxide, in conjunction with the calcined temperature. The structural analysis and textual properties of the synthesized powder were measured with an X-ray Diffractometer (XRD), a Field-Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM), Bruner-Emmett-Teller surface analysis (BET), Thermogravimetry-Differential Thermal analysis (TG/DTA), $^{27}Al$ solid state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and transform infrared microspectroscopy (FT-IR). An increase of surface area with Span 80 was observed on La doped CuO-ZnO-$Al_2O_3$ powders from $25m^2$/g to $41m^2$/g.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.400-400
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2012
산화물 반도체는 넓은 에너지갭을 가지고 높은 이동성과 높은 투명성을 가지기 때문에 초고 속 박막 트랜지스터(Thin film transistor; TFT)에 많이 응용되고 있다. 그러나 ZnO 및 $In_2O_3$ 산화물 반도체를 박막트랜지스터에 사용할 경우 소자가 불안정하여 전기적 성질이 저하되고 문턱전압의 이동이 일어난다. TFT에 사용되는 산화물 반도체로는 GaInZnO, ZrInZnO, HfInZnO 및 GaSnZnO의 전기적 특성에 관한 연구가 많이 되었다. 그러나 titanium-indium-zinc-oxide (TIZO) TFT에 대한 연구는 비교적 적게 수행 되었다. 본 연구에서는 TFTs의 안정성을 향상하기 위하여 TFT의 채널로 사용되는 TiInZnO를 형성하는데 간단한 제조 공정과 낮은 비용의 용액 증착방법을 사용하였다. 졸-겔 전해액은 Titanium (IV) isopropoxide $[Ti(OCH(CH_3)_2)_4]$, 0.1 M Zinc acetate dihydrate $[Zn(CH_3COO)_2{\cdot}2H_2O]$ 그리고 indium nitrate hydrate $[In(NO_3)_3{\cdot}xH_2O]$을 2-methoxyethanol의 용액에 합성하였다. $70^{\circ}C$에서 한 시간 동안 혼합 하였다. Ti의 몰 비율은 10%, 20% 및 40% 로 각각 달리하여 제작하였다. $SiO_2$층 위에 2,500 rpm 속도로 25초 동안 스핀 코팅하여 TFT를 제작하였다. TIZO 박막에 대한 X-선 광전자 스펙트럼 관측 결과는 Ti 몰 비율이 증가함에 따라 Ti 2p1/2피크의 세기가 증가함을 보여주었다. TiZO 박막에 Ti 원자를 첨가하면 $O^{2-}$ 이온이 감소하기 때문에 전하의 농도가 변화하였다. 전하 농도의 변화는 TiZO 채널을 사용하여 제작한 TFT의 문턱전압을 양 방향으로 이동 하였으며 off-전류를 감소하였다. TiZO 채널을 사용하여 제작한 TFT의 드레인 전류-게이트 전압 특성은 on/off비율이 $0.21{\times}107$ 만큼 크며 이것은 TFT 소자로서 우수한 성능을 보여주고 있다.
Kim, Jung-Hye;Son, Dae-Ho;Kim, Dae-Hwan;Kang, Jin-Kyu;Ha, Ki-Ryong
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.200-200
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2010
In recent times, metal oxide semiconductors thin films transistor (TFT), such as zinc and indium based oxide TFTs, have attracted considerable attention because of their several advantageous electrical and optical properties. There are many deposition methods for fabrication of ZnO-based materials such as chemical vapor deposition, RF/DC sputtering and pulsed laser deposition. However, these vacuum process require expensive equipment and result in high manufacturing costs. Also, the methods is difficult to fabricate various multicomponent oxide semiconductor. Recently, several groups report solution processed metal oxide TFTs for low cost and non vacuum process. In this study, we have newly developed solution-processed TFTs based on Ti-related multi-component transparent oxide, i. e., InTiO as the active layer. We propose new multicomponent oxide, Titanium indium oxide(TiInO), to fabricate the high performance TFT through the sol-gel method. We investigated the influence of relative compositions of Ti on the electrical properties. Indium nitrate hydrate [$In(NO^3).xH_2O$] and Titanium isobutoxide [$C_{16}H_{36}O_4Ti$] were dissolved in acetylacetone. Then monoethanolamine (MEA) and acetic acid ($CH_3COOH$) were added to the solution. The molar concentration of indium was kept as 0.1 mol concentration and the amount of Ti was varied according to weighting percent (0, 5, 10%). The complex solutions become clear and homogeneous after stirring for 24 hours. Heavily boron (p+) doped Si wafer with 100nm thermally grown $SiO_2$ serve as the gate and gate dielectric of the TFT, respectively. TiInO thin films were deposited using the sol-gel solution by the spin-coating method. After coating, the films annealed in a tube furnace at $500^{\circ}C$ for 1hour under oxygen ambient. The 5% Ti-doped InO TFT had a field-effect mobility $1.15cm^2/V{\cdot}S$, a threshold voltage of 4.73 V, an on/off current ratio grater than $10^7$, and a subthreshold slop of 0.49 V/dec. The 10% Ti-doped InO TFT had a field-effect mobility $1.03\;cm^2/V{\cdot}S$, a threshold voltage of 1.87 V, an on/off current ration grater than $10^7$, and a subthreshold slop of 0.67 V/dec.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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