• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.52 no.3
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• pp.190-195
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• 2015

The detection of single nucleotide polymorphisms (SNPs) caused of mutant or genetic diseases is important to diagnosis and medicine. There are many methods have been proposed to detect SNPs. However the detection of SNPs is difficulty, because the difference of energy between complementary DNA (cDMA) and SNPs is very small. In this work, we detect the SNPs using field-effect transistors (FETs) which based on the detection of negative charge of DNA. We bias -0.3 V on the drain-source electrode at the target DNA hybridization process. The efficiency of hybridization and the amplitude of signal decrease by repulsive force between negative charge of DNA and negative bias on the electrode. However, the sensitivity of SNPs increases about 5 times from 1.7 mV to 8.7 mV.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.46 no.7
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• pp.61-67
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• 2009

This paper reports an Integer-N phase locked loop (PLL) frequency synthesizer which was implemented in a 250nm standard digital CMOS process for a UHF RFID wireless communication system. The main blocks of PLL have been designed including voltage controlled oscillator, phase frequency detector, and charge pump. The LC VCO has been used for a better noise property and low-power design. The source and drain juntions of PMOS transistors are used as the varactor diodes. The ADF4111 of Analog Device has been used for the external pre-scaler and N-divider to divide VCO frequency and a third order RC filter is designed for the loop filter. The measured results show that the RF output power is -13dBm with 50$\Omega$ load, the phase noise is -91.33dBc/Hz at 100KHz offset frequency, and the maximum lock-in time is less than 600us from 930MHz to 970MHz.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.9
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• pp.1-5
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• 2011

In this paper, we investigated the characteristics of AlGaN/GaN HEMTs to optimize their DC and RF characteristics by using a two-dimensional device simulator. First, we analyzed the variation of the DC characteristics with respect to the variation of 2DEG concentrations when varying the Al mole fraction and the thickness of the AlGaN layer. Then, we examined the variation of the RF characteristics by varying the size and the location of the gate, source and drain electrodes. When the Al mole fraction increased from 0.2 to 0.45, both the transconductance and I-V characteristics increased. On the other hand, the I-V characteristics were improved but transconductance was decreased as the thickness of the AlGaN layer increased from 10nm to 50nm. In the RF characteristics, the gate length was found to be the most influential parameter, and the RF characteristics were improved when the gate length was shorten.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.12
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• pp.1177-1185
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• 2014

This study suggests a new hydrostatic pressure distribution corrected for nonuniform flow over a channel of large slope. For analyzing shallow-water flows over large slope accurately, it is developed a finite-volume model incorporating the pressure distribution to the shallow water equations. Traveling speed of the hydraulic jump downstream a parabolic bump in the drain case is quite reduced by the weakened bottom gradient source term in the model with the pressure correction. In simulating the dam-break flow over a triangular sill, it is identified that the model with pressure correction could capture the water surface by the digital imaging measurements more than the model without that. Due to the pressure correction decreasing the reflected flows on and increasing overflows over the sill, there are good agreements in the experiment and the simulation with that. Therefore, this model is expected to be applied to such practical problems as flows in the spillway of dam or run-up on the beach.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.199-199
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• 2010

최근 평판 디스플레이 산업의 발전에 따라 능동행렬 액정 표시 소자 (AMOLED : Active Matrix Organic Liquid Crystral Display) 가 차세대 디스플레이 분야에서 각광을 받고있다. 기존의 TFT-LCD에 사용되는 a-Si:H는 균일도가 좋지만 전기적인 스트레스에 의해 쉽게 열화되고 낮은 이동도는 갖는 단점이 있으며, ELA (Eximer Laser Annealing) 결정화 poly-Si은 전기적인 특성은 좋지만 uniformity가 떨어지는 단점을 가지고 있어서 AMOLED 및 대면적 디스플레이에 적용하기 어렵다. 따라서 a-Si:H TFT보다 좋은 전기적인 특성을 보이며 ELA 결정화 poly-Si TFT보다 좋은 uniformity를 갖는 SPC (Solid Phase Crystallization) poly-Si TFT가 주목을 받고있다. 본 연구에서는 차세대 디스플레이 적용을 위해서 glass 기판위에 증착된 a-Si을 SPC 로 결정화 시킨 후 TFT를 제작하고 평가하였다. 또한 TFT 형성시에 저온공정을 실현하기 위해서 소스/드레인 영역에 실리사이드를 형성시켰다. 소자 제작시의 최고온도는 $500^{\circ}C$ 이하에서 공정을 진행하는 저온 공정을 실현하였다. Glass 기판위에 a-Si이 80 nm 증착된 기판을 퍼니스에서 24시간 동안 N2 분위기로 약 $600^{\circ}C$ 에서 결정화를 진행하였다. 노광공정을 통하여 Active 영역을 형성시키고 E-beam evaporator를 이용하여 약 70 nm 의 Pt를 증착시킨 후, 소스와 드레인 영역의 실리사이드 형성은 N2 분위기에서 $450^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $550^{\circ}C$에서 열처리를 통하여 형성하였다. 게이트 절연막은 스퍼터링을 이용하여 SiO2를 약 15 nm 의 두께로 증착하였다. 게이트 전극의 형성을 위하여 E-beam evaporator 을 이용하여 약 150 nm 두께의 알루미늄을 증착하고 노광공정을 통하여 게이트 영역을 형성 후 에 $450^{\circ}C$, H2/N2 분위기에서 약 30분 동안 forming gas annealing (FGA)을 실시하였다. 제작된 소자는 실리사이드 형성 온도에 따라서 각각 다른 특성을 보였으며 $450^{\circ}C$에서 실리사이드를 형성시킨 소자는 on currnet와 SS (Subthreshold Swing)이 가장 낮은것을 확인하였다. $500^{\circ}C$와 $550^{\circ}C$에서 실리사이드를 형성시킨 소자는 거의 동일한 on current와 SS값을 나타냈다. 이로써 glass 기판위의 SB-TFT 제작 시 실리사이드 형성의 최적온도는 $500^{\circ}C$로 생각되어 진다. 위의 결과를 토대로 본 연구에서는 SPC 결정화 방법을 이용하여 SB-TFT를 성공적으로 제작 및 평가하였고, 차세대 디스플레이에 적용할 경우 우수한 특성이 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.271-271
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• 2014

본 연구에서는 최근 다양한 전자 소자로써의 연구가 진행되고 있는 그라핀을 SiO2/Si 기판 위에 전자빔 식각(Electron-Beam Lithography)을 이용하여 후면 게이트 전극 구조의 그라핀 채널을 갖는 삼단자 소자를 형성하고 가스 유입이 가능한 진공 Probe Measurement System을 이용하여 금속 전극과 그라핀 간의 접촉저항 (Rc) 및 길이가 다른 채널저항(Rch)를 구하고, 채널 길이, 가스 유량, 온도, 게이트 전압에 따른 I-V 변화를 측정함으로써, 후면 게이트 전극 구조의 그라핀 채널을 갖는 삼단자 소자의 가스 센서로서의 가능성을 연구하였다. 후면 게이트 전극 구조의 그라핀 채널을 갖는 삼단자 소자는 전자빔 식각(Electron-Beam Lithography)에 의해 패턴을 제작하고 Evaporator를 이용하여 전극을 증착 하였다. 소자의 소스 (Source)와 드레인 (Drain)은 TLM (Transfer Length Method)패턴을 이용하여 인접한 두 개의 전극간 범위를 변화시키는 형태로 제작함으로써 소스-드레인간 채널 길이가 다르게 하였다. 이 때 전극의 크기는 가로, 세로 각각 $20{\mu}m$, $40{\mu}m$이며 전극간 간격은 $20/30/40/50/60{\mu}m$로 서로 다르게 배열 하였다. 제작된 그라핀 소자는 진공 Probe Measurement System 내에서 게이트 전압(VG)를 변화시킴으로써 VG 변화에 따른 소자의 특성을 평가하였는데, mTorr 상태의 챔버 내로 O2 가스를 주입하여 그라핀의 Dangling bond 및 Defect site에 결합 된 가스로 인한 전기적 특성의 변화를 측정하고, 이 때 가스의 유량을 50 sccm에서 500 sccm 까지 변화시킴으로써 전기적 특성 변화를 측정하여 센서 소자의 민감도를 평가하였다. 또한, 서로 다르게 배열한 소스-드레인 간의 채널 길이로 인하여 채널과의 접촉 면적에 따른 센서 소자의 민감도 또한 평가할 수 있었다. 그리고 챔버 내 온도를 77 K에서 400 K까지 변화시킴으로써 온도에 따른 소자의 작동 범위를 확인하고 소자의 온도의존성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2013.05a
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• pp.789-790
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• 2013

$Er_2O_3/SiO_2$ double-layer gate dielectric shows low gate leakage current and high capacitance. In this paper, we apply $Er_2O_3/SiO_2$ double-layer gate dielectric as a charge trap layer for the first time. $Er_2O_3/SiO_2$ double-layer thickness is optimized by EDISON Nanophysics simulation tools. Using the simulation results, we fabricated Schottky-barrier silicide source/drain transistor, which has10 um/10um gate length and width, respectively. The nonvolatile device demonstrated very promising characterstics with P/E voltage of 11 V/-11 V, P/E speed of 50 ms/500 ms, data retention of ten years, and endurance of $10^4$ P/E cycles.

• Journal of Information Display
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• v.10 no.4
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• pp.149-157
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• 2009

Reported herein is the architecture for a nonvolatile n-type memory paper field-effect transistor. The device was built via the hybrid integration of natural cellulose fibers (pine and eucalyptus fibers embedded in resin with ionic additives), which act simultaneously as substrate and gate dielectric, using passive and active semiconductors, respectively, as well as amorphous indium zinc and gallium indium zinc oxides for the gate electrode and channel layer, respectively. This was complemented by the use of continuous patterned metal layers as source/drain electrodes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.189-189
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• 2010

최근 연구와 생산에 가속이 붙기 시작한 AMOLED는 모두 LTPS TFT를 사용하고 있다. LTPS TFT는 높은 전자 이동도를 가지고 있기 때문에 현재 각광 받는 AMOLED에 잘 맞는다. 하지만 LTPS TFT는 균일성이 낮고 고비용이라는 문제점이 있으며, 현재 대면적 기술이 부족한 상태이다. 극복방안으로 AMOLED를 타겟으로 하는 Oxide TFT와 a-Si TFT의 기술이 발전되고 있다. Oxide TFT는 AMOLED backplane으로 사용될 수 있는 강력한 후보 중의 하나이다. Oxide TFT는 단결정 산화물과 다결정 복합 산화물 두 가지 범주를 가지고 있다. 본 연구에서는 다결정 Oxide TFT의 하나인 ZTO TFT를 연구함으로서 Engineer의 근본적 이슈인 저비용에 초점을 맞추어 소자특성을 확인해보도록 한다. n-type wafer 에 PE-CVD 장비를 이용하여 SiNx를 120 nm 증착하고, channel layer인 ZTO 용액을 spin-coating을 이용하여 형성하였다. 균일하게 형성된 ZTO의 결정을 위하여 $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 공기 중에서 annealing을 하였다. 과정을 거친 ZTO는 약 30 nm 두께로 형성되었다. Thermal evaporator를 이용하여 Source, Drain의 전극을 형성 하고, wafer 뒷면에는 Silver paste를 이용하여 Gate를 형성하였다. 제작된 소자를 dark room temperature 에서 측정 하였다. 측정된 소자는 우수한 전기적 특성과 0.96 cm2/Vs 인 이동도를 얻어냈다. 이러한 소자의 안정성에 따른 전기적 특성을 관측하기 위하여 상온에서 $100^{\circ}C$ 까지의 온도 스트레스를 주었다. Stress에 따른 소자는 상온에서 시작하여 온도가 올라갈수록 이동도가 낮아지고, 문턱전압 증가와 SS이 커짐을 알 수 있었다. 캐리어의 운동 매커니즘에서 온도가 올라가면 격자진동의 영향을 크게 받음으로서 캐리어의 이동도가 낮아져 전기적 특성이 낮아지는 점이 본 연구에도 적용됨을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 화학적 안정성을 지닌 소자라는 점과 더불어 여타 TFT공정에 비하여 현저히 낮은 공정비용을 통하여 AMOLED가 요구하는 수준의 특성에 가까운 소자를 제작할 수 있다는 것을 확인하였으며 앞으로의 추가적인 연구에 따라서 더욱 완성된 공정기술을 기대할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.260-260
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• 2011

투명 비정질 산화물반도체는 디스플레이의 구동소자인 박막 트랜지스터에 채널층으로 사용된다. 또한 투명하면서 유연성이 있는 소자를 저비용으로 제작할 수 있는 장점을 가진다. 투명 산화물반도체 재료 중 IGZO는 Si 또는 GaAs와 같은 공유결합성 반도체와는 다른 전자 배치로 전도대가 금속이온의 ns 궤도에서 형성되며, 가전도대가 산소 음이온의 2p 궤도에서 형성된다. 특히 큰 반경의 금속 양이온은 인접한 양이온과 궤도 겹침이 크게 발생하게 되며 캐리어의 효과적인 이동 경로를 제공해줌으로써 다른 비정질 반도체와는 다르게 높은 전하이동도(~10 $cm^2$/Vs)를 가진다. 따라서 저온공정에서 우수한 성능의 TFT소자를 제작할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 TFT 채널층으로 사용하기 위한 a-IGZO박막의 산소분압에 따른 특성변화를 분석 하였다. a-IGZO박막은 Pulsed Laser Deposition (PLD)를 이용하여 산소분압(20~200 mTorr) 변화에 따라 Glass기판에 증착하였다. 증착된 a-IGZO 박막의 구조적 특성으로는 X-ray diffraction (XRD), Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), 광학적 특성은 UV-vis spectroscopy 분석을 통해서 알아보았다. TFT 채널층의 조건으로는 낮은 off-current, 높은 on-off ratio를 위해 고저항 ($10^3\;{\Omega}cm$)의 진성반도체 성질과 source/drain금속과의 낮은 접촉저항(ohmic contact) 등의 전기적 성질이 필요하다. 따라서 이러한 전기적 특성확인을 위해 transmission line method (TLM)을 사용하여 접촉저항과 비저항을 측정하였고, 채널층으로 적합한 분압조건을 확인해볼 수 있었다.