• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.23.1-23.1
• /
• 2009

Transparent thin film transistor(TTFT)는 기존의 디스플레이가 가지고 있는 공간적, 시각적 제약을 해소하는 것이 가능하며, 이는 디스플레이 산업 및 기술이 지향하는 대면적, 저가격, 공정의 단순함을 해결해 줄 수 있기 때문에 최근 TTFT에 관한 연구가 급증하고 있다. 산화물 기반의 TFT는 유리, 금속, 플라스틱 등등 그 기판 종류에 상관없이 균일한 제작이 가능하며, 상온 및 저온에서 대면적으로 제작 가능하고, 저렴한 비용으로 제작 가능하다는 장점 때문에 최근 산화물을 기반으로 하는 TFT 연구가 많이 이루어지고 있다. 현재 TTFT 물질로 많이 연구되고 있는 산화물은 ZnO(3.4 eV)나 $InO_x$(3.6 eV), $GaO_x$(4.9 eV), $SnO_x$(3.7 eV)등의 물질과 각각의 조합으로 구성된 재료들이 주로 사용되고 있다. 가장 많은 연구가 이루어진 ZnO 기반의 TFT는 mobility와 switching 속도에서 우수한 특성을 보이나, amorphous ZnO 기반의 TFT의 경우 소자의 안정성이 떨어지는 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 ZnO 보다 넓은 bandgap energy를 가질 수 있으며, n-type 특성을 보이고, amorphous 구조로 제작 가능한 IGZO 물질을 사용하여 RF magnetron sputtering 방법으로 박막 증착 온도의 변화를 주어 증착하였고, 증착된 IGZO 박막의 열처리를 통해 이에 따른 특성 변화를 분석하였다. Field emission scanning electron microscope(FESEM)와 surface profiler를 이용하여 IGZO 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, x-ray diffraction(XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. TTFT 물질로서 IGZO 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 TFT를 만든 후 I-V를 측정하였으며, UV-vis를 이용하여 IGZO 박막의 투과율을 분석하여 TTFT로의 응용 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.204-204
• /
• 2010

본 연구에서는 Glass 기판 위에 우수한 광 투과도를 갖는 ZnO 기반의 Thin Film Transistor (TFT)를 제작하였으며, 이에 대한 전기적 및 광학적 특성을 분석하였다. 소자 구조의 제작은 Maskless Aligner를 이용한 Optical lithograph법을 이용하였다. 채널층은 ZnO로 하였고 Source/Drain 영역은 GaZnO로 하여 전체구조가 ZnO 기반의 homogeneity를 유지하게 하였다. 이때 Gate 절연막은 Bi1.5Zn1Nb1.5O7와 SiO2 두가지 종류로 하여 각각의 특성을 비교하였다. 본연구에서 TFT구조의 각 층은 모두 r. f. 마그네트론 스퍼터법으로 증착하였다. 제작된 TFT들은 채널층 및 절연막 형성 등에 관여된 세부적 실험변수의 변화에 관계없이 약 75% 이상의 우수한 광투과도 특성을 보였다. 전기적 특성 평가에서, 제작된 TFT들은 전반적으로 비교적 낮은 문턱전압과 높은 이동도를 보였다. 하지만, 트랜지스터의 전기적 전송 특성의 주요 인자들인 채널-이동도, 스위칭, 누설 및 이력 등은 ZnO 채널층 혹은 Bi1.5Zn1Nb1.5O7 절연막 형성 시 주입되는 O2 가스의 분압에 의존하는 것이 관측되었다. 이를 통하여 트랜지스터의 각 세부 영역의 구조 및 형성 조건이 트랜지스터의 전기적 특성에 미치는 영향과 상관관계에 대하여 논의한다.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.20 no.9
• /
• pp.463-466
• /
• 2010

We studied the initial reaction mechanism of Zn precursors, namely, di-methylzinc ($Zn(CH_3)_2$, DMZ) and diethylzinc ($Zn(C_2H_5)_2$, DEZ), for zinc oxide thin-film growth on a Si (001) surface using density functional theory. We calculated the migration and reaction energy barriers for DMZ and DEZ on a fully hydroxylized Si (001) surface. The Zn atom of DMZ or DEZ was adsorbed on an O atom of a hydroxyl (-OH) due to the lone pair electrons of the O atom on the Si (001) surface. The adsorbed DMZ or DEZ migrated to all available surface sites, and rotated on the O atom with low energy barriers in the range of 0.00-0.13 eV. We considered the DMZ or DEZ reaction at all available surface sites. The rotated and migrated DMZs reacted with the nearest -OH to produce a uni-methylzinc ($-ZnCH_3$, UMZ) group and methane ($CH_4$) with energy barriers in the range of 0.53-0.78 eV. In the case of the DEZs, smaller energy barriers in the range of 0.21-0.35 eV were needed for its reaction to produce a uni-ethylzinc ($-ZnC_2H_5$, UEZ) group and ethane ($C_2H_6$). Therefore, DEZ is preferred to DMZ due to its lower energy barrier for the surface reaction.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.19 no.7
• /
• pp.624-630
• /
• 2006

ZnO deposition parameters are not independent and have a nonlinear and complex property. To propose a method that could verify and predict the relations of process variables, neural network was used. At first, ZnO thin films were deposited by using RF magnetron sputtering process with various conditions. Si, GaAs, and Glass were used as substrates. The temperature, work pressure, and RF power of the substrate were $50\sim500^{\circ}C$, 15 mTorr, and $180\sim210W$, respectively : the purity of the target was ZnO 4 N. Structural properties of ZnO thin films were estimated by using XRD (0002) peak intensity. The structure of neural network was a form of 4-7-1 that have one hidden layer. In training a network, learning rate and momentum were selected as 0.2, 0.6 respectively. A backpropagation neural network were performed with XRD (0002) peak data. After training a network, the temperature of substrate was evaluated as the most important parameter by sensitivity analysis and response surface. As a result, neural network could capture nonlinear and complex relationships between process parameters and predict structural properties of ZnO thin films with a limited set of experiments.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2006.06a
• /
• pp.163-164
• /
• 2006

ZnO deposition parameters are not independent and have a nonlinear and complex properties respectively. Therefore, finding optimal process conditions are very difficult and need to do many experiments. To predict ZnO deposition result, neural network was used. To gather training data, Si, GaAs, and Glass were used for substrates, and substrate temperature, work pressure, RF power were $50-500^{\circ}C$, 15 mTorr, and 180-210 W respectively, and the purity of target was ZnO 4N. For predicting the result of ZnO deposition process exactly, sensitivity analysis and drawing a response surface was added. The temperature of substrate was evaluated as a most important variable. As a result, neural network could verify the nonlinear and complex relations of variables and find the optimal process condition for good quality ZnO thin films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2015.08a
• /
• pp.210.1-210.1
• /
• 2015

최근 산화물 반도체에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 비정질 산화물 반도체인 In-Ga-Zn-O (IGZO)는 기존의 비정질 실리콘에 비해 공정 단가가 낮으며 넓은 밴드 갭으로 인한 투명성을 가지고 있고, 저온 공정이 가능하여 다양한 기판에 적용이 가능하다. 반도체의 공정 과정에서 열처리는 소자의 특성 개선을 위해 필요하다. 일반적인 열처리 방법으로 furnace 열처리 방식이 주로 이용된다. 그러나 furnace 열처리는 시간이 오래 걸리며 일반적으로 고온에서 이루어지기 때문에 최근 연구되고 있는 유리나 플라스틱, 종이 기판을 이용한 소자의 경우 기판이 손상을 받는 단점이 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 저온 공정인 마이크로웨이브를 이용한 열처리 방식이 제안되었다. 마이크로웨이브 열처리 기술은 소자에 에너지를 직접적으로 전달하기 때문에 기존의 다른 열처리 방식들과 비교하여 에너지 전달 효율이 높다. 또한 짧은 공정 시간으로 공정 단가를 절감하고 대량생산이 가능한 장점을 가지고 있으며, 저온의 열처리로 기판의 손상이 없기 때문에 기판의 종류에 국한되지 않은 공정이 가능할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 마이크로웨이브 열처리가 소자의 전기적 특성 개선에 미치는 영향을 확인하였다. 제작된 IGZO 박막트렌지스터는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. RCA 클리닝을 진행한 후 RF sputter를 사용하여 In-Ga-Zn-O (1:1:1)을 70 nm 증착하였다. 이후에 Photo-lithography 공정을 통하여 active 영역을 형성하였고, 전기적 특성 평가가 용이한 junctionless 트랜지스터 구조로 제작하였다. 후속 열처리 방식으로 마이크로웨이브 열처리를 1000 W에서 2분간 실시하였다. 그리고 기존 열처리 방식과의 비교를 위해 furnace를 이용하여 N2 가스 분위기에서 $600^{\circ}C$의 온도로 30분 동안 열처리를 실시하였다. 그 결과, 마이크로웨이브 열처리를 한 소자의 경우 기존의 furnace 열처리 소자와 비교하여 우수한 전기적 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 마이크로웨이브를 이용한 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 소자 공정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.06a
• /
• pp.309-309
• /
• 2009

In-Ga-Zn-O (IGZO) has drawn much attention as a compatible material for transparent thin film transistors (TTFT) channel layer due to its high mobility and optical transparency at low processing temperatures. In this work, we investigated the effect of oxygen ambient on structural, electrical and optical properties of amorphous In-Ga-Zn-O (IGZO) thin films by using pulsed laser deposition (PLD). The films were deposited at various oxygen pressures and the structural, electrical and optical properties were investigated. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that amorphous IGZO films were grown at all oxygen pressures. The surface morphology and optical properties with various oxygen pressures were studied by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and UV-VIS spectroscopy, respectively. The grain boundary was observed more apparently and the calculated optical band gap became larger as oxygen pressure increased. To examine the electrical properties, Hall-effect measurements were carried out. The films showed high mobility.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
• /
• 2008.10a
• /
• pp.1208-1211
• /
• 2008

We study the amorphous In-Ga-Zn-O thin-film transistors (TFTs) properties under monochromatic illumination ($\lambda=420nm$) with different intensity. TFT off-state drain current ($I_{DS_off}$) was found to increase with the light intensity while field effect mobility ($\mu_{eff}$) is almost unchanged; only small change was observed for sub-threshold swing (S). Due to photo-generated charge trapping, a negative threshold voltage ($V_{th}$) shift is also observed. The photofield-effect analysis suggests a highly efficient UV photocurrent conversion in a-IGZO TFT. Finally, a-IGZO mid-gap density-of-states (DOS) was extracted and is more than an order lower than reported value for a-Si:H, which can explain a good switching properties of the a-IGZO TFTs.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.11a
• /
• pp.62.1-62.1
• /
• 2011

The structural, optical, and electrical properties of Ga-doped ZnO (GZO) thin films on glass substrates grown by radio-frequency(RF) magnetron sputtering were investigated. The flow ratio of Ar was varied as a deposition parameter for growing high-quality GZO thin films. The structural properties and surface morphologies of GZO were characterized by the X-ray diffraction. To analyze the optical properties of GZO, the optical absorbance was measured in the wavelength range of 300-1100 nm by using UV-VIS spectrophotometer. The optical transmittance, absorption coefficient, and optical bandgap energy of GZO thin films were calculated from the measured data. The crystallinity of GZO thin films is improved and the bandgap energy increases from 3.08 to 3.23eV with the increasing Ar flow ratio from 10 to 100 sccm. The average transmittance of the films is over 88% in the visible range. The lowest resistivity of the GZO is $6.215{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ and the hall mobility increases with the increasing Ar flow ratio. We can optimize the characteristics of GZO as a transparent electrode for thin film solar cells by controlling Ar flow ratio during deposition process.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.365-365
• /
• 2008

In this work, Ga-doped ZnO (GZO) thin films for NOx gas sensor application were deposited on low temperature co-fired ceramics (LTCC) substrates, by RF magnetron sputtering method. The LTCC substrate is one of promising materials for this application since it has many advantages (e.g., low cost production, high manufacturing yields and easy realizing 3D structure etc.). The LTCC substrates with thickness of 400 pm were fabricated by laminating 12 green tapes which consist of alumina and glass particle in an organic binder. The structural properties of the fabricated GZO thin films with different thickness are analyzed by X-ray diffraction method (XRD) and field emission scanning electron microscope (FESEM). The GZO gas sensors are tested by gas measurement system under varing operation temperature and show good performance to the NOx gas in sensitivity and response time.