급속 열처리 온도가 HfO₂ 박막의 구조적 및 광학적 특성에 미치는 효과

정윤근,정양희,강성준,Chung, Yeun-Gun,Joung, Yang-Hee,Kang, Seong-Jun 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.3

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 $HfO_2$ 박막을 제작하고, 질소 분위기에서 급속 열처리 온도에 따른 $HfO_2$ 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 열처리 유무에 상관없이 $HfO_2$ 박막은 다결정 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 반가폭은 감소하는 추세를 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, $600^{\circ}C$ 에서 열처리한 박막의 표면 거칠기가 3.454 nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. 모든 $HfO_2$ 박막들은 가시광 영역에서 약 80% 정도의 투과도를 나타내었다. 또한 투과도와 반사도로부터 구한 굴절률과 셀마이어 분산 관계로부터, 파장에 따른 $HfO_2$ 의 굴절률을 예측할 수 있었다. $600^{\circ}C$ 에서 열처리 한 $HfO_2$ 박막이 2.0223 (${\lambda}=632nm$) 의 높은 굴절률과 0.963 의 높은 우수한 충진율을 나타내었다. We fabricated $HfO_2$ thin films using RF magnetron sputtering method, and investigated structural and optical properties of $HfO_2$ thin films with RTA temperatures in $N_2$ ambient. $HfO_2$ thin films exhibited polycrystalline structure regardless of annealing process, FWHM of M (-111) showed reduction trend. The surface roughness showed the smallest of 3.454 nm at a annealing temperature of $600^{\circ}C$ in result of AFM. All $HfO_2$ thin films showed the transmittance of about 80% in visible light range. By fitting the refractive index from the transmittance and reflectance to the Sellmeir dispersion relation, we can predict the refractive index of the $HfO_2$ thin film according to the wavelength. The $HfO_2$ thin film annealed at $600^{\circ}C$ exhibited a high refractive index of 2.0223 (${\lambda}=632nm$) and an excellent packing factor of 0.963.

MFSFET 소자의 전기적 및 리텐션 특성

정윤근,강성준,정양희,Chung, Yeun-Gun,Kang, Seong-Jun,Joung, Yang-Hee 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.3

In this study, the characteristics of metal-ferroelectric-semiconductor FET (MFSFET) device is investigated using field-dependent polarization and square-law FET models. From drain current with the gate voltage variation, when coercive voltages of ferroelectric thin film are 0.5 and 1V, the memory windows are 1 and 2V, respectively. When the gate voltages are 0, 0.1, 0.2 and 0.3V, the difference of saturation drain currents of the MFSFET device at two threshold voltages in ID-VD curve are 1.5, 2.7, 4.0, and 5.7mA, respectively. As a result of the analysis for drain currents after tine lapse, which is based on the simulation for hysteresis loop and the fitting of retention properties of ferroelectric thin films such as PLZT(10/30/70), PLT(10) and PZT(30/70) thin film shows excellent reliability that the decrease of saturation current is about 18% after 10 years. 본 연구에서는 field-dependent polarization 모델과 square-law FET 모델을 이용하여 Metal- ferroelectic-semiconductor FET (MFSFET) 소자의 특성을 연구하였다. 게이트 전압에 따른 드레인 전류특성에서 강유전체 박막의 항전압이 0.5 와 1 V 일 때, 각각 1와 2 V의 메모리 창 (memory window) 을 나타내었다. 드레인 전류-드레인 전압곡선에서 두 부분의 문턱전압에 의해 나타난 포화 드레인 전류차이는 게이트 전압이 0, 0.1, 0.2, 0.3 V 일 때, 각각 1.5, 2.7, 4.0, 5.7 mA로 명확한 차이를 나타내었다. PLZT(10/30/70), PLT(10), PZT(30/70) 박막의 이력곡선 시뮬레이션과 리텐션 특성의 fitting 결과를 바탕으로 시간경과 후의 드레인 전류를 분석한 결과, PLZT(10/30/70) 박막이 10년 후에도 약 18%의 포화 전류가 감소하는 가장 우수한 신뢰성을 나타내었다.

PES 기판위에 제작한 Ga-doped ZnO 박막의 전기적 및 광학적 특성

정윤근,정양희,강성준,Chung, Yeun-Gun,Joung, Yang-Hee,Kang, Seong-Jun 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.7

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 (RF magnetron sputtering) 법으로 기판 온도 ($50{\sim}200^{\circ}C$)에 따른 GZO(Ga : 5 wt%) 박막을 PES (polyethersulfon) 플라스틱 기판위에 제작하여, 광학적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 공정 조건에 관계없이 모든 GZO 박막이 c축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, 표면 거칠기 값은 기판 온도 $200^{\circ}C$ 에서 제작한 박막에서 가장 낮은 값 (0.196 nm) 을 나타내었다. 투과도 측정 결과, GZO 박막은 약 80% 이상의 투과율을 보였고, 기판 온도가 증가할수록 에너지 밴드 갭이 증가하는 Burstein-Moss 효과를 관찰할 수 있었다. Hall 측정 결과, 기판 온도 $200^{\circ}C$에서 제작한 GZO 박막에서 가장 낮은 비저항 $6.93{\times}10-4\;{\Omega}{\cdot}cm$ 값과 가장 높은 캐리어 농도 $7.04{\times}1020/cm^3$ 값을 나타내었다. We fabricated gallium doped ZnO (GZO, 5 wt% Ga) thin films on PES (polyethersulfon) substrate with RF magnetron sputtering and investigated optical and electrical properties for various substrate temperatures ($50{\sim}200^{\circ}C$). All GZO thin film has c-axis preferred orientation without reference to deposition conditions. As a result of AFM analysis, the GZO thin film deposited at $200^{\circ}C$ exhibited the lowest surface roughness of 0.196nm. The transmittance of GZO thin films were above 80% and Burstein-Moss effect was observed. In the analysis of Hall measurement, we confirmed that the GZO thin film deposited at $200^{\circ}C$ showed the lowest resistivity of $6.93{\times}10-4{\Omega}{\cdot}cm$ and the highest carrier concentration of $7.04{\times}1020/cm^3$.

기판온도가 AZO 박막의 광학적 및 전기적 특성에 미치는 영향

정윤근,정양희,강성준,Chung, Yeun-Gun,Joung, Yang-Hee,Kang, Seong-Jun 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.1

PLD 법으로 3 wt.% Al이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여 corning 1737 기판위에 200 mTorr의 고정된 산소 분압에서 기판온도 ($100\;{\sim}\;250^{\circ}C$)에 따른 AZO 박막의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 모든 박막들은 c 축 배향되었으며, 오직 (002) 회절 피크만 관찰되었다. $250^{\circ}C$에서 제작한 AZO 박막에서 가장 우수한 (002) 배향성을 보였으며, 이때의 반가폭 값은 $0.44^{\circ}$ 였다. 모든 박막이 가시광 영역에서 85 % 이상의 투과율을 보였으며, Burstein-Moss 효과가 관찰되었다. 전기적 특성은 $250^{\circ}C$에서 제작한 박막에서 가장 우수한 캐리어 농도 ($3.48{\times}10^{20}cm^{-3}$)와 비저항 ($1.65{\times}10^{-2}{\Omega}cm$) 값을 나타냈다. The 3wt.% Al-doped zinc oxide (AZO) thin films were fabricated on Coming 1737 substrates at a fixed oxygen pressure of 200 mTorr with various substrate temperatures ($100\;{\sim}\;250^{\circ}C$) by using pulsed laser deposition in order to investigate the microstructure, optical, and electrical properties of AZO thin films. All thin films were shown to be c-axis oriented, exhibiting only a (002) diffraction peak. The AZO thin film, fabricated at 200 mTorr and $250^{\circ}C$, showed the highest (002) orientation and the full width at half maximum (FWHM) of the (002) diffraction peak was $0.44^{\circ}$. The optical transmittance in the visible region was higher than 85 %. The Burstein-Moss effect, which shifts to a high photon energy, was observed. The electrical property indicated that the highest carrier concentration ($3.48{\times}10^{20}cm^{-3}$) and the lowest resistivity ($1.65{\times}10^{-2}{\Omega}cm$) were obtained in the AZO thin film fabricated at 200 mTorr and $250^{\circ}C$.

고교 교육 과정에서 제6차와 제7차 과학(물리) 교육의 교육 목표와 교육 내용에 대한 비교·분석

정윤근,조금열 여수대학교 2002 論文集 Vol.17 No.-

A comparative analysis was done on the 6th and 7th Science(Physical) Education Curriculum of Korea high school. The results of this study were as below:(1) On the educational objectives, the general object is changed from the ability solving problem creatively to the fostering of student's view of nature correctly. Also, the pattern of statement is changed from the viewpoint of teacher to that of student, Therefore, the education to improve student's whole personality is emphasized. This object is consistent with the purpose of the curriculum for students. (2) In contents, the variation of introduced concepts is minor, but the movement of concepts among academic years is significant. Generally, the concepts are moved from low to hight grade. The inquiry area is divided into inquiry process and inquiry activity, but the inquiry factors according to subjects are not established. Owing to the introduction of deep and supplementary education process, the comment about extent of evaluation is added, but the reference about performance assessment is not found.

투명 사파이어 기판위에 성장시킨 Ga-doped ZnO 박막의 전기적·광학적 특성

정윤근,정양희,강성준,Chung, Yeun Gun,Joung, Yang Hee,Kang, Seong Jun 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.5

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링법으로 기판온도 변화에 따른 GZO 박막을 투명 사파이어 기판위에 제작하여, 박막의 전기적 광학적 특성 및 결정화 특성을 조사하였다. 전기적 특성을 조사한 결과, 기판온도 $300^{\circ}C$에서 가장 낮은 $4.18{\times}10^{-4}{\Omega}cm$의 비저항을 나타내었고, 이때의 캐리어 농도는 $6.77{\times}10^{20}cm^{-3}$, 홀 이동도는 $22cm^2/Vs$를 나타내었다. 또한 이 조건에서 가장 큰 c-축 배향성을 얻을 수 있었고, 그 때의 반가폭은 $0.34^{\circ}$이었다. AFM 표면형상에서도 기판온도 $300^{\circ}C$에서 가장 우수한 결정성을 확인하였다. 모든 GZO 박막은 기판온도와 무관하게 가시광 영역에서 80 % 정도의 투과율을 보였고, 광학적 밴드갭은 기판온도가 $300^{\circ}C$ 까지 증가함에 따라 3.52 eV 로 증가하여 blue-shift 의 경향이 관찰되었으며, 벌크 ZnO 의 밴드갭인 3.3 eV 보다 높은 것을 확인하였다. 이는 기판온도 증가에 따른 캐리어 농도의 증가로 에너지 밴드갭이 확장된다는 Burstein-Moss 효과로 설명될 수 있다. In this study, Ga-doped ZnO (GZO) thin films were fabricated on transparent sapphire substrate by RF magnetron sputtering method and then investigated the effect of various substrate temperature on the electrical, optical properties and characteristic of crystallization of the GZO thin films. The electrical property indicated that the lowest resistivity ($4.18{\times}10^{-4}{\Omega}cm$), the highest carrier concentration ($6.77{\times}10^{20}cm^{-3}$) and Hall mobility ($22cm^2/Vs$) were obtained in the GZO thin film fabricated at $300^{\circ}C$. And for this condition, the highest c-axis orientation and (002) diffraction peak which exhibits a FWHM of $0.34^{\circ}$ were obtained. From the results of AFM measurements, it is known that the highest crystallinity is observed at $300^{\circ}C$. The transmittance spectrum in the visible range was approximately 80 % regardless of substrate temperature. The optical band-gap showed the blue-shift as increasing the substrate temperature to $300^{\circ}C$, and they are all larger than the band gap of bulk ZnO (3.3 eV). It can be explained by the Burstein-Moss effect.

누설전류를 고려한 Quasi-MFISFET 소자의 특성

정윤근,정양희,강성준,Chung, Yeun-Gun,Joung, Yang-Hee,Kang, Seong-Jun 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.9

본 연구에서는 PLZT(10/30/70), PLT(10), PZT(30/70) 강유전체 박막을 이용한 quasi-MFISFET (Metal-Ferroelectric-Insulator-Semiconductor FET) 소자를 제작하여 드레인 전류 특성을 조사하였다. 이로부터, quasi-MHSFET 소자의 드레인 전류 크기가 강유전체 박막의 분극 크기에 따라 직접적인 영향을 받으며 결정된다는 사실을 알 수 있었다. 또, ${\pm}5V$ 와 ${\pm}10V$의 게이트 전압변화를 주었을 때 메모리 윈도우는 각각 0.5V 와 1.3V 이었고, 강유전체 박막에 인가되는 전압에 의해 만들어지는 항전압의 변동에 따라 메모리 윈도우가 변화된다는 사실을 확인할 수 있었다. MFISFET 소자의 retention 특성을 알아보기 위 해 PLZT(10/30/70) 박막의 전기장과 시간지연에 따른 누설전류 특성을 측정하여 전류밀도 상수 $J_{ETO}$, 전기장 의존 요소 K, 시간 의존 요소 m을 구하고, 이들 파라미터를 이용하여 시간에 따른 전하밀도의 변화를 정량적으로 분석하였다. In this study , quasi-MFISFET (Metal-Ferroelectric-Insulator-Semiconductor FET) devices are fabricated using PLZT(10/30/70), PLT(10), PZT(30/70) thin film and their drain current properties are investigated. It is found that the drain current of quasi-MFISFET is directly influenced by the polarization strength of ferroelectric thin fan. Also, when the gate voltages are ${\pm}5\;and\;{\pm}10V$, the memory windows are 0.5 and 1.3V, respectively. It means that the memory window is changed with the variation of coercive voltage generated by the voltage applied on ferroelectric thin film. The electric field and the leakage current with time delay of PLZT(10/30/70) thin lam are measured to investigate the retention property of MFISFET device. Some material parameters such as current density constant, $J_{ETO}$, electric field dependent factor K and time dependent factor m are obtained. The variation of charge density with time is quantitatively analyzed by using the material parameters.

Hartree-Fock 방법에 따른 가벼운 원자와 중간 원자의 음이온에 대한 파동함수와 전자친화도 계산

정윤근,김진배 여수대학교 2001 論文集 Vol.16 No.-

The conventional Hund rule for a distribution of the electron is violated more or less with negative ion of light and medium atom. A theoretical study concerning a structure of the nagative atomic ion, is carried out to calculate the wave function and electron affinity for negative ions of light and medium atom in used to some approximation in base on a Hartree-Fock method from a microscopic point of view.

Hartree-Fock 방법에 따른 무거운 원자의 음이온에 대한 파동함수와 전자친화도 계산

정윤근 여수대학교 2002 論文集 Vol.17 No.-

가벼운 원자와 중간 원자의 음이온은 전자의 분포에 대한 관습적인 Hund rule이 다소 위배되고 있다. 본 연구 논문에서는, 원자 음이온의 구조에 관련된 이론적인 연구를 미세적인 관점인 Hartree-Fock 방법에 근거한 몇 가지 근사를 사용하여 가벼운 원자와 중간 원자의 음이온들에 대한 전자친화도와 파동함수를 연구하였다. The conventional Hund rule for a distribution of the electron is violated more or less with negative ion of heavy atom. A theoretical study concerning a structure of the negative atomic ion is carried out to calculate the wave function and electron affinity for negative ions of heavy atom in used to some approximation in base on a Hartree-Fock method from a microscopic point of view.

급속 열처리 온도가 HfO2 박막의 구조적 및 광학적 특성에 미치는 효과

정윤근,정양희,강성준 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.3

We fabricated HfO2 thin films using RF magnetron sputtering method, and investigated structural and optical properties of HfO2 thin films with RTA temperatures in N2 ambient. HfO2 thin films exhibited polycrystalline structure regardless of annealing process, FWHM of M(-111) showed reduction trend. The surface roughness showed the smallest of 3.454nm at a annealing temperature of 600℃ in result of AFM. All HfO2 thin films showed the transmittance of about 80% in visible light range. By fitting the refractive index from the transmittance and reflectance to the Sellmeir dispersion relation, we can predict the refractive index of the HfO2 thin film according to the wavelength. HfO2 thin film annealed at 600℃exhibited a high refractive index of 2.0223 (λ=632nm) and an excellent packing factor of 0.963. 본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 HfO2 박막을 제작하고, 질소 분위기에서 급속 열처리 온도에 따른 HfO2 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 열처리 유무에 상관없이 HfO2 박막은 다결정 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 반가폭은 감소하는 추세를 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, 600℃ 에서 열처리한 박막의 표면 거칠기가 3.454nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. 모든 HfO2 박막들은 가시광 영역에서 약 80% 정도의 투과도를 나타내었다. 또한 투과도와 반사도로부터 구한 굴절률과 셀마이어 분산 관계로부터, 파장에 따른 HfO2 의 굴절률을 예측할 수 있었다. 600℃ 에서 열처리 한 HfO2 박막이 2.0223 (λ=632nm) 의 높은 굴절률과 0.963 의 높은 우수한 충진율을 나타내었다.