PLT(10) 박막의 Switching 특성에 관한 연구

강성준,장동훈,윤영섭,Kang, Seong-Jun,Chang, Dong-Hoon,Yoon, Yung-Sup 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.11

PLT(10) 박막을 $Pt/TiO_2/SiO_2/Si$ 기판 위에 sol-gel법으로 제작하여, 상부전극의 면적과 외부인가 펄스전압 및 부하저항을 변화시켜 가며 비휘발성 메모리 소자에 응용하기 위해 필수적인 switching 특성을 조사하였다. 외부인가 펄스전압이 2V에서 5V 까지 증가함에 따라, switching time은 $0.49{\mu}s$에서 $0.12{\mu}s$로 감소하였으며, 인가된 펄스전압에 대한 switching time의 관계로부터 구한 활성화 에너지 ($E_a$)는 209 kV/cm이었다. 상부전극 면적이 $3.14{\times}10^{-4}cm^2$인 박막에서 이력곡선과 polarization switching 실험으로부터 구한 switched charge density는 5V에서 각각 $11.69{\mu}C/cm^2$과 $13.02{\mu}C/cm^2$으로 양쪽 값 사이의 오차는 약 10%로 비교적 잘 일치하는 경향을 나타내었다. 상부전극의 면적이 $3.14{\times}10^{-4}cm^2$에서 $5.03{\times}10^{-3}cm^2$으로 증가함에 따라, switching time이 $0.12{\mu}s$에서 $1.88{\mu}s$로 증가하였으며, 부하저항을 50${\Omega}$에서 3.3$k{\Omega}$으로 증가시킴에 따라 switching time은 $0.12{\mu}s$에서 $9.7{\mu}s$로 증가로 증가하였다. 이와 같은 switching 특성에 관한 연구를 통해 PLT(10) 박막이 비휘발성 메모리 소자에 응용될 수 있는 매우 유망한 재료임을 알 수 있다. A PLT(10) thin film has been deposited on $Pt/TiO_2/SiO_2/Si$ substrate by sol-gel method, and its switching characteristics have been investigated with various top electrode areas, input pulse voltages and loan resistances. As the external input pulse voltage increases from 2V to 5V, the switching time decreases from $0.49{\mu}s$ to $0.12{\mu}s$. The activation energy ($E_a$) obtained from the relations between the switching time and the applied pulse voltage is evaluated as 209kV/cm. The switched charge densities at 5V obtained from the hysteresis loop and the polarization switching are $11.69{\mu}C/cm^2$ and $13.02{\mu}C/cm^2$, respectively, which agree relatively well with each other and show the difference of 10%. When the top electrode area increases from $3.14{\times}10^{-4}cm^2$ to $5.03{\times}10^{-3}cm^2$ and the load resistance increases from 50${\Omega}$ to 3.3$k{\Omega}$, the switching time increases from $0.12{\mu}s$ to $1.88{\mu}s$ and from $0.12{\mu}s$ to $9.7{\mu}s$, respectively. These switching characteristics indicate that PLT(10) thin film can be well applied in nonvolatile memory devices.

ITZO (In-Sn-Zn-O) 박막의 전기적 및 광학적 특성의 두께 의존성

강성준,정양희,Kang, Seong-Jun,Joung, Yang-Hee 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.7

We prepared ITZO thin films with various thicknesses on glass substrates using RF magnetron sputtering and investigated electrical, optical and structural properties of the thin film. Sheet resistance of ITZO thin film showed a decreasing trend on the increase of film thickness, but its resistivity exhibited a substantially constant value of $5.06{\pm}1.23{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$. Transmittance of ITZO thin film moved to the long-wavelength with the increase of film thickness. Figure of merit in a visible light and an absorption area of P3HT:PCBM organic active layer of the 360nm-thick IZTO thin film was $8.21{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$ and $9.29{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$, respectively. Through XRD and AFM measurements, it was confirmed that all the ITZO thin films have amorphous structure and the surface roughness of films are very smooth in the range of 0.561 to 0.263 nm. In this study, it was found that amorphous ITZO thin film is a very promising material for organic solar cell. 본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 두께를 변화시켜가며 유리기판 위에 ITZO 박막을 제작하여 전기적, 광학적, 구조적 특성을 조사하였다. ITZO 박막의 두께가 증가함에 따라 면저항은 현저하게 감소하는 추세를 보였으나, 비저항은 ITZO 박막의 두께와 무관하게 $5.06{\pm}1.23{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$의 거의 일정한 값을 나타내었다. ITZO 박막의 두께가 증가할수록 투과도 곡선이 장파장 쪽으로 이동하였다. 두께 360 nm 인 ITZO 박막의 가시광 영역에서와 P3HT : PCBM 유기물 활성층의 흡수 영역에서의 재료평가지수는 각각 $8.21{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$과 $9.29{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$로 가장 우수한 값을 나타내었다. XRD와 AFM 측정을 통해, 두께에 상관없이 모든 ITZO 박막이 비정질 구조이며 표면 거칠기는 0.309에서 0.540 nm 범위로 매우 부드러운 표면을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 비정질 ITZO 박막이 유기박막 태양전지에 매우 유망한 재료라는 것을 알 수 있었다.

PES 기판에 성장시킨 GZO 박막의 전기적 및 광학적 특성에 미치는 공정압력의 영향

강성준,정양희,Kang, Seong-Jun,Joung, Yang-Hee 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.6

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 PES 기판 위에 공정압력을 5 에서 20 mTorr 로 변화시켜 가며 GZO (Ga-doped ZnO) 박막을 제작하여, 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정압력에 무관하게 모든 GZO 박막이 c 축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었고, 5 mTorr 에서 제작한 GZO 박막이 반가폭 0.44° 로 가장우수한 결정성을 나타내었다. AFM 관찰 결과, 표면 거칠기 값은 공정압력 5 mTorr 제작한 박막에서 가장 낮은 값인 0.20 nm 를 나타내었다. 공정압력 5 mTorr 에서 증착한 GZO 박막의 재료평가지수는 6652 로 가장 우수한 값을 나타내었고 이때 비저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도는 각각 6.93×10^-4Ω·cm 과 81.4 % 이었다. 공정압력이 증가함에 따라 캐리어 농도가 감소하고 이로 인해 에너지 밴드갭이 좁아지는 Burstein-Moss 효과도 관찰할 수 있었다. In this study, the electrical and optical properties of GZO (Ga-doped ZnO) thin films prepared on PES substrates by RF magnetron sputtering method with various working pressures (5 to 20 mTorr) were investigated. All GZO thin films exhibited c-axis preferential growth regardless of working pressure, the GZO thin film deposited at 5 mTorr showed the most excellent crystallinity having 0.44˚ of FWHM. In AFM observations, surface roughness exhibited the lowest value of 0.20 nm in a thin film produced by the working pressure 5 mTorr. Figure of merits of GZO thin film deposited at 5 mTorr showed the highest value of 6652, in this case resistivity and average transmittance in the visible light region were 6.93×10^-4Ω-cm and 81.4%, respectively. We could observed the Burstein-Moss effect that carrier concentration decrease with the increase of working pressure and thus the energy band gap is narrowed.

Sol-gel 법으로 제작한 Ga-doped ZnO 박막의 도핑 농도와 열처리 온도가 전기적 및 광학적 특성에 미치는 효과

강성준,정양희,Kang, Seong-Jun,Joung, Yang-Hee 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.3

Sol-gel 법으로 Eagle 2000 유리 기판 위에 Ga 도핑 농도와 열처리 온도에 따른 GZO 박막을 제작하여, 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 1 mol% Ga 이 도핑되고 $600^{\circ}C$에서 열처리한 GZO 박막에서 가장 우수한 (002) 배향성이 관찰되었다. Hall 측정 결과, Ga 도핑 농도가 증가함에 따라 segregation 효과로 인한 캐리어 농도의 감소와 비저항 값의 증가가 관찰되었다. 1 mol% Ga 이 도핑되고 $600^{\circ}C$에서 열처리한 GZO 박막에서 가장 큰 캐리어 농도($9.13{\times}10^{18}cm^{-3}$)와 가장 낮은 비저항 ($0.87{\Omega}cm$) 값을 나타내었다. 모든 박막은 가시광 영역에서 약 80 % 이상의 투과율을 보였으며, Ga 농도가 1 에서 4 mol% 로 증가함에 따라 에너지 밴드 갭이 좁아지는 Burstein-Moss 효과가 관찰되었다. We fabricated Ga doped ZnO (GZO) thin films on the glass substrate (Eagle 2000) with various of Ga doping concentration and annealing temperatures using sol-gel method, electrical and optical properties were investigated. When the GZO thin films doped with 1 mol% of Ga and annealed at $600^{\circ}C$, the excellent (002) orientation was observed. In the results of Hall measurement, carrier concentration decreased and resistivity increased due to segregation effect with increasing of the Ga doping concentration. The largest carrier concentration and lowest resistivity were $9.13{\times}10^{18}cm^{-3}$ and $0.87{\Omega}cm$, respectively, in the GZO thin films doped with 1 mol% Ga and annealed at $600^{\circ}C$. All films is higher than 80 % in the visible light region. Energy band gap narrowing due to Burstein-Moss effect was observed with increasing of Ga doping concentration from 1 to 4 mol%.

부갑상선 외과 분야의 20세기 회고 및 21세기 전망

강성준,Seong Joon Kang 대한갑상선-내분비외과학회 2001 The Koreran journal of Endocrine Surgery Vol.1 No.1

Pb/La 조성에 따른 ( Pb, La ) $TiO_3$ 박막의 특성 변화

강성준,정양희,윤영섭,Kang, Seong-Jun,Joung, Yang-Hee,Yoon, Yung-Sup 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.1

La 농도에 따른 PLT 박막을 sol-gel법으로 제작하여, La 농도가 PLT 박막의 전기적 특성에 미치는 영양을 조사하였다. La 농도가 5 mol%에서 28 mol%로 증가함에 따라 10KHz의 주파수에서 비유전률은 428에서 761로 증가하였고 유전손실은 0.063에서 0.024로 감소하였으며, 누설전류밀도는 150kV/cm의 전기장에서 6.96${\mu}A/cm^2$에서 0.79${\mu}A/cm^2$으로 감소하는 추세를 보였다. La 농도에 따른 PLT 박막의 이력곡선을 측정한 결과, La의 농도가 5mol%에서 28mol%로 증가함에 따라 잔류분극은 9.55${\mu}C/cm^2$ 에서 1.10${\mu}C/cm^2$ 으로 항전계는 46.4kV/cm에서 13.7kV/cm로 감소하였다. La 농도를 5 mol%에서 28 mol% 까지 변화시킨 PLT 박막에 대한 피로특성을 조사한 결과, La 농도가 증가할수록 피로특성이 현저히 개선됨을 알 수 있었다. 특히, La 농도가 28mol%인 PLT 박막의 경우, 상유전상을 가지며 5V에서 전하축적밀도와 누설전류밀도는 각각 134fC/${\mu}cm^2$과 1.01${\mu}A/cm^2$ 이었으며, La 농도가 10mol%인 PLT 박막은 6.96${\mu}C/cm^2$의 잔류분극과 40.2kV/cm의 항전계를 가졌다. 또한 ${\pm}5V$ 의 사각펄스를 $10^9$회 가한 후에도 잔류분극의 값이 약 20% 감소하는 비교적 우수한 특성을 나타내었다. 결론적으로, La이 10mol% 와 28mol% 첨가된 PLT 박막은 각각 NVFRAM과 차세대 DRAM 용 캐패시터 절연막으로 사용될 수 있는 매우 유망한 재료라 생각할 수 있다. In this study, we have prepared PLT thin films having various La concentrations by using sol-gel method and studied on the effect of La concentration on the electrical properties of PLT thin films. As the La concentration increases from 5mol% to 28mol%, the dielectric constant at 10kHz increases from 428 to 761, while the loss tangent decreases from 0.063 to 0.024. Also, the leakage current density at 150kV/cm has a tendency to decrease from 6.96${\mu}A/cm^2$ to 0.79${\mu}A/cm^2$. In the result of hysteresis loops of PLT thin films, the remanent polariation and the coercive field decrease from 9.55${\mu}C/cm^2$ to 1.10${\mu}C/cm^2$ and from 46.4kV/cm to 13.7kV/cm, respectively. With the result of the fatigue test on the PLT thin films, we have found that the fatigue properties are improved remarkably as the La concentration increases from 5 mol% to 28mol%. In particular, the PLT28) has paraelectric phase and its charge storage clensity and leakage current density at 5V are 134fC/${\mu}cm^2$ and 1.01${\mu}A/cm^2$, respectively. The remanent polarization and coercive field of the PLT(10) film are 6.96${\mu}C/cm^2$ and 40.2kV/cm, respectively. After applying of $10^9$ square pulses with ${\pm}5V$, the remanent polarilzation of the PLT(10) film decreases about 20% from the initial state. In the results, we conclude that the 10mol% and the 28mol% La doped PLT thin films are very suitable for the capacitor dielectrics of new generation of DRAM and NVFRAM respecitively.

Quantitative Analysis on Near Band Edge Images in GaAs Wafer

강성준,나철훈,Kang, Seong-jun,Na, Cheolhun The Korea Institute of Information and Commucation 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.5

도핑 되지 않은 반 절연 LEC GaAs내의 EL2와 얕은 준위 분포를 영상화하기 위해 대역단 적외선 영상 기법을 활용했다. 대역단 적외선 투사 매핑에 근거한 본 기법은 분석 속도가 빠르고 비파괴적인 방법이다. EL2 흡수 영상이 콘트라스트 반전되는 대역단 부근에 대한 정량적인 해석은 아직 보고되지 않고 있다. 본 논문은 대역단 부근에서 영상의 특정 부분(cell, wall)에 대한 포토퀀칭 메커니즘의 스펙트럼-, 공간- 및 온도- 종속성을 논하고 있다. 결함 부분별(EL2w, EL2b)로 포토퀀칭 개시점이 다른 것은 불순물 종류의 차이로 인한 서로 다른 전기적 작용에 기인한 것으로 해석할 수 있다. 전위(dislocation) 밀도가 높은 곳에서는 EL2b 밀도는 약간 적은 반면 EL2w 밀도는 보다 많다는 것을 정량적 해석으로부터 확인 했다. Near band infrared imaging technique has adopted for imaging EL2 and shallow level distributions in undoped semi-insulating LEC GaAs. This technique, which relies on the mapping of near bandgap infrared transmission, is both rapid and non-destructive. Until now no quantitative analysis has been reported for near band edge region which gives the reverse contrast on EL2 absorption images. This paper presents the spectral, spatial and temperature dependence of photoquenching forward and inverse mechanism in the band edge domain for cells and walls and for direct and inverted contrast conditions during transitory regimes. The difference in the threshold for the EL2w and EL2b defects could be attributed to the contribution of a different electrical assistance due to a different species of impurities. Quantitative analysis results show an increased density of EL2w and a small reduction of EL2b in the region of the walls where there is a high density of dislocations.

Sol-Gel 법을 이용한 PLT(28) 박막의 제작과 특성

강성준,정양희,류재흥,Kang Seong Jun,Joung Yang Hee,Yoo Jae-hung 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.7

[ $Pb_{0.72}La_{0.28}TiO_3$ ] (PLT(28)) 박막을 sol-gel 법을 이용하여 제작한 후, 그 특성을 조사하여 ULSI DRAM 의 캐패시터 절연막으로서의 적용 가능성을 연구하였다. Sol-gel 법의 출발 물질로는 acetate 계를 사용하였다. TGA-DTA 분석을 통하여 PLT(28) 박막의 sol-gel 법에 의한 공정 조건을 확립하였다. 매 coating 후 $350^{\circ}C$ 에서 drying 하고, 마지막으로 $650^{\circ}C$ 에서 annealing 하여 $100\%$ perovskite 구조를 가지는 치밀하고 crack 이 없는 PLT(28) 박막을 얻었다. $Pt/Ti/SiO_2/Si$ 기판 위에 PLT(28) 박막을 형성하여 전기적 특성을 측정하였다. 그 결과 유전 상수와 누설전류밀도가 각각 936 과 $1.1{\mu}A/cm^2$ 으로 측정되었다. We fabricated the $Pb_{0.72}La_{0.28}TiO_3$ (PLT(28)) thin film successfully by using the sol-gel method and characterized it to evaluate its potential for being utilized as the capacitor dielectrics of ULSI DRAMs. In our sol-gel process, the acetates were used as the starting materials. Through the TGA-DTA analysis, we established the excellent fabrication conditions of the sol-gel method for the PLT(28) thin film. We obtained the dense and crack-free PLT(28) thin film of $100\%$ perovskite phase by drying at $350^{\circ}C$ after each coating and final annealing at $650^{\circ}C$. Electrical properties of PLT(28) thin film were measured through formation on the $Pt/Ti/SiO_2/Si$ substrate and its dielectric constant and leakage current density were measured as 936 and $1.1{\mu}A/cm^2$, respectively.

Infrared Imaging and a New Interpretation on the Reverse Contrast Images in GaAs Wafer

강성준,Kang, Seong-jun The Korea Institute of Information and Commucation 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.11

IC 기판의 가장 중요한 성질들의 하나는 넓은 영역에 걸쳐 균일해야만 한다는 것이다. 웨이퍼 결함 분석의 다양한 물리적 접근 방법 중에서 적외선 조사 기법에 특별한 관심이 모아지고 있다. 특히, 높은 공간적 분해력을 가지고 있는 근적외선 흡수 방법은 반-절연 GaAs 내의 결함들을 직접적으로 관찰하는데 이용되고 있다. 적외선 전송에 기초를 둔 이 기법은 신속하고 비파괴 적이다. 이 방법은, 직접적으로 GaAs 반도체의 적외선 영상은 결함의 광흡수 작용에 기인한 것임을 밝히고 있다. 반-절연 GaAs 내의 EL2에 관련된, 비 균일 적으로 분포된 결함들의 적외선 흡수 영상에서 콘트라스트가 반전되는 현상에 대해 새로운 모델을 제시하고 있다. 저온 포토퀀칭 실험은, 직접적인 방법으로, GaAs 웨이퍼의 콘트라스트 반전 영상은 밴드갭의 지엽적인 변동이나 전하 재분포에 의한 것이 아니라 흡수와 산란의 두 메커니즘에 의한 것임을 증명하고 있다. One of the most important properties of the IC substrate is that it should be uniform over large areas. Among the various physical approaches of wafer defect characterization, special attention is to be payed to the infrared techniques of inspection. In particular, a high spatial resolution, near infrared absorption method has been adopted to directly observe defects in semi-insulating GaAs. This technique, which relies on the mapping of infrared transmission, is both rapid and non-destructive. This method demonstrates in a direct way that the infrared images of GaAs crystals arise from defect absorption process. A new interpretation is presented for the observed reversal of contrast in the infrared absorption of nonuniformly distributed deep centers, related to EL2, in semi-insulating GaAs. The low temperature photoquenching experiment has demonstrated in a direct way that the contrast inverse images of GaAs wafers arise from both absorption and scattering mechanisms rather than charge re-distribution or local variation of bandgap.

기판온도 및 공정압력이 Aldoped ZnO 박막의 특성에 미치는 영향

강성준,정양희,Kang, Seong-Jun,Joung, Yang-Hee 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.3

본 연구에서는 RF magnetron sputtering 법으로 AZO 세라믹 타켓 ($Al_2O_3$ : 3 wt%)을 이용하여 Eagle 2000 유리 기판위에 기판온도 ($100{\sim}500^{\circ}C$)와 공정압력 (10 ~ 40 mTorr)에 따른 AZO 박막을 제작하여, 결정화 특성과 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 모든 AZO 박막은 육방정계구조를 가지는 다결정 이었고, (002)우선 배향성이 관찰되었다. 기판온도 $300^{\circ}C$, 10 mTorr에서 제작한 AZO 막에서 가장 우수한 (002) 배향성을 나타냈으며, 이때의 반가폭 값은 $0.42^{\circ}$였다. 전기적 특성은 기판온도 $300^{\circ}C$, 10 mTorr에서 가장 낮은 비저항 $2.64{\times}10^{-3}\;{\Omega}cm$과 우수한 캐리어 농도 및 이동도를 $5.29{\times}10^{20}\;cm^{-3}$, $6.23\;cm^2/Vs$를 나타내었다. 모든 AZO 박막은 가시광 영역에서 80%의 투과율을 나타내었으며, 기판온도 증가와 공정압력 감소에 따른 Al 도핑효과의 증가로 밴드 갭이 넓어지는 Burstein-Moss 효과가 관찰 되었다. In this study Al-doped ZnO (AZO) thin films have been fabricated on Eagle 2000 glass substrates at various substrate temperature ($100{\sim}500^{\circ}C$) and working pressure (10 ~ 40 mTorr) by RF magnetron sputtering in order to investigate the structural, electrical, and optical properties of the AZO thin films. The obtained films were polycrystalline with a hexagonal wurtzite structure and preferentially oriented in the (002) crystallographic direction. The AZO thin films, which were deposited at $T=300^{\circ}C$ for 10 mTorr, shows the highest (002) orientation, and the full width at half maximum (FWHM) of the (002) diffraction peak is $0.42^{\circ}$. The lowest resistivity ($2.64{\times}10^{-3}\;{\Omega}cm$) with the highest cartier concentration ($5.29{\times}10^{20}\;cm^{-3}$) and a Hall mobility of ($6.23\;cm^2/Vs$) are obtained in the AZO thin films deposited at $T=300^{\circ}C$ for 10 mTorr. The optical transmittance in the visible region is approximately 80%, regardless of process conditions. The optical band-gap depends on the Al doping level as the substrate temperature increases and the working pressure decrease. The optical band-gap widening is proportional to cartier concentration due to the Burstein-Moss effect.