Transfer printing method of single-walled carbon nanotube thin-film transistors on paper substrates for transient electronics

윤진수 국민대학교 2016 국내석사

We study on transfer printing method to fabricate transient electronics of carbon nanotube thin film transistors on paper substrate that have advantages, such as low-cost, flexible and short burning time. The transient electronics on paper substrate is advantageous to secure electronics due to short burning time. But, paper substrates commonly have a large roughness, poor mechanical and chemical barrier. Therefore, we choose water-assisted transfer printing (WTP) among several transfer printing methods because the WTP method can facilitate fabrication on degradable substrate without harsh fabrication processes. Also, the WTP method has simplicity, low cost, and high constancy to initial devices after transfer printing. Furthermore, we use two WTP methods to fabricate devices on more various paper substrates. We fabricate transient electronics using paper substrates such as photo paper, oilpaper, and flash paper and confirm that two WTP methods are applied successfully on photo paper, oilpaper, and flash paper through that IGS-VGS curves, on currents, and log(Ion/Ioff) are similar before and after transfer printing. 우리는 전사 기법을 이용하여 단일 탄소나노튜브 기판의 트랜션트 전자기기를 비용이 적고 잘 휘어지며 연소 시간이 짧다는 장점을 갖고있는 paper 기판 위에 개발하고자 한다. 이러한 paper 기판 위의 트랜션트 전자기기는 빠르게 사라지기 때문에 보안용 소자에 유리하다. 하지만 paper 기판은 일반적으로 표면이 거칠고 화학적, 물리적으로 내구력이 약하다는 단점이 있다. 이러한 이유로 우리는 여러 가지 전사 기법 중 water-assisted transfer printing (WTP) 방법을 선택하였다. WTP방법은 화학적, 물리적으로 혹독한 공정과정이 없고 간단하며, 적은 비용과 소자의 물질이나 구조에 상관없이 성공률이 100%에 가깝다는 장점들을 갖고 있다. 또한 우리는 더 다양한 종이에 소자를 만들기 위하여 2가지의 WTP방법을 이용하였다. 우리는 photo paper, oilpaper, flash paper를 이용하여 사라지는 소자를 만들었고, transfer 전 후의 IGS-VGS curve, Ion, Log(Ion/Ioff)를 비교하여 성공적으로 사라지는 소자가 만들어진 것을 확인 하였다. 또한 우리가 기판으로 사용한 flash paper의 경우 다공성에 폭발성 물질인 니트로셀룰로스가 포함되어있어 낮은 온도에서도 연소가 가능할 것으로 예상된다. 따라서 flash paper 기판에 히터를 내장하여 전기적 신호에 의해 사라지는 소자를 개발할 수 있을 것으로 기대한다.

경제적 단백질 생산을 위한 무세포 단백질 합성 시스템의 개발

권진호 忠南大學校 大學院 2016 국내석사

Conventional cell-based protein production methods are time- and labor intensive because they require complicated procedures from the preparation of recombinant DNA to protein purification. On the other hand, cell-free protein synthesis system does not involve these multiple steps and thus can express analyze target proteins within a day. In addition, the reaction conditions for protein synthesis can be easily manipulated for better expression and folding of target proteins. However, despite the versatility of cell-free protein synthesis, the limitations associated with high cost of materials have prevented its use for large-scale protein production. The major high cost fractions in CFPS mixture are attributed to the preparations of cell-extract and template DNA, nucleotide and energy sources for ATP-regeneration. In this study, we tried to develop more economical cell-free protein synthesis systems. First of all, generally used nucleoside triphosphate (NTP) was replaced with nucleoside monophosphates (NMP), which costs less than 21 fold than NTP. In addition, cell mass for extract preparation was prepared with high cell-density fermentation using a semi-defined media. When the superfolder green fluorescence protein (sfGFP) was expressed in a cell-free synthesis system employing with NMP and high-density cell extract (HD extract), yield of protein expression was almost comparable to the original system using NTP and regular cell extract. As a result, the cost for production of mg protein in CP system was reduced about 23%. However, significant loss of protein productivity was observed when the energy source for ATP regeneration was changed from CP to glucose. It appeared that the long cultivation time with slow growth rate in the semi-defined media affected the translational activity of resulting cell extract. In addition, cost-effective materials were also successfully used in the continuous-exchange cell-free system (CECF) when CP was used as an energy source for ATP regeneration, which further justifies the use of these low-cost materials for large scale production of recombinant proteins.

Electrical Characteristics of Zinc Oxynitride Thin-Film Transistors Depending on Nitrogen/Oxygen Ratio and Gallium Doping Effect

김형중 국민대학교 대학원 2015 국내석사

We have conducted analysis for the electrical characteristics in accordance with Nitrogen/Oxygen (N/O) ratio and Ga doping effect of improving performance in Zinc Oxynitride (ZnON) thin-film transistors (TFTs). As Nitrogen content decreases (90 ~ 80 at %), threshold voltage (V_(T)) move towards more positive region (-2.24 ~ 0.6 V), and field effect mobility (μ_(FE)) and on current (I_(ON)) decrease (166.77 ~ 57.35 cm^(2)/Vs, 1.93 ~ 1.6 μA) due to the reduced amount of the Nitrogen vacancy (V_(N)) and increase of the acceptor-like subgap density-of-states (DOS) near conduction band (E_(C)) minimum. Also, there is an important aspect which should be reminded in this study is that we were able to reproduce the non conventional property of the subthreshold swing (SS) in ZnON TFTs, which was also verified through subgap density-of-states-based amorphous oxide thin film transistor simulator (DeAOTS). So as to reproduce the SS property, donor-like and acceptor-like Gaussian functional interface traps (D_(it)) were employed in energy bandgap (E_(g)). We investigated the main instability mechanism under negative bias stress (NBS), which is hole trapping into the gate insulator. Moreover, we confirmed that Ga doping in ZnON films influence on enhancing the electrical performance, such as SS (1.07 ~ 0.76 V/dec), off current (I_(OFF)) (5.42 ~ 0.29 pA) and NBS-induced V_(T) shift (-11.02 ~ -9.9 V). It can be said that the I_(OFF) and V_(T) shift, which is under NBS was improved due to the Ga doping in the ZnON films enabling suppression of the carrier concentration by the increase in formation energy of V_(N). In term of the subgap DOS, we found out it enables to reduce the acceptor-like subgap DOS in the deep region near E_(C) (N_(DA1): 9.63×10^(16) ~ 2.41×10^(16) cm^(-3)ev_(-1)) as well having a decisive effect on the SS improvement. For those reason and effects, the trade-off relationship was confirmed as it decreases the μ_(FE) and I_(ON) due to the suppression of carrier concentration. 본 논문에서는 아연 산화질화물 박막 트랜지스터의 성능 개선을 위해 질소/산소 비율에 따른 전기적 특성 분석과 갈륨 도핑 효과에 대한 분석을 시행하였다. 질소 함유량이 감소할수록 (90 ~ 80 at %) 전도 대역 최소 에너지 준위 근처의 밴드갭 내 억셉터형 상태밀도 함수의 증가와 나이트로젠 베이컨시의 감소로 인해 문턱 전압은 양의 방향으로 이동(-2.24 ~ 0.6 V)함과 동시에 전계 효과 이동도는 감소 (166.77 ~ 57.35 cm^(2)/Vs) 하며 전류 또한 감소 (1.93 ~ 1.6 μA) 한다. 또한, 아연 산화질화물 박막 트랜지스터에서 나타나는 일반적이지 않은 subthreshold swing (SS) 을 밴드갭 내 Gaussian 함수의 도너형, 억셉터형 계면 결함으로 재현하였고, DeAOTS를 통해 검증하였고, 음 전압 스트레스 (NBS) 하에서 불안정성 메커니즘을 절연 막 내부에 홀 트래핑으로 규명하였다. 게다가, 아연 산화질화물 박막 내 갈륨 도핑이 SS (1.07 ~ 0.76 V/dec), 오프 전류 (5.42 ~ 0.29 pA), NBS에 의한 문턱 전압 이동 (-11.02 ~ -9.9 V)과 같은 전기적 특성을 높이는데 영향을 주는 것이 확인되었다. 아연 산화질화물 박막 내 갈륨 도핑으로 나이트로젠 베이컨시가 형성되는 에너지를 증가시킴으로써 캐리어 농도를 억제하기 때문에 오프 전류와 NBS 하에서 문턱 전압 이동이 개선되었다. 밴드갭 내 상태밀도 함수 관점에서 전도 대역 최소 에너지 준위 근처의 deep 영역에서 밴드갭 내 억셉터형 상태밀도 함수의 감소 (N_(DA1): 9.63×1016 ~ 2.41×1016 cm^(-3)ev^(-1))가 SS 개선에 결정적인 효과를 나타내는 것이 확인되었다. 하지만 캐리어 농도의 억제로 전류와 전계 효과 이동도 감소하여 갈륨 도핑 효과는 trade-off 관계를 가지는 것을 확인되었다.

혼합영양 조건에서 석탄발전 배가스를 이용한 바이오디젤용 고지질 미세조류의 생산

김보화 忠南大學校 大學院 2016 국내석사

In recent years, microalgae have attracted much global attention for their potentials as biodiesel feedstock. However, microalgae-based biodiesel production, when considered for the commercial scale, remains challenging such as reduction of cost and improvement of lipid productivity. Industrial exhaust flue-gases are an inexpensive and rich source of CO2 (~14 % v/v) that can be utilized to facilitate microalgal culture. On the other hand, several microalgae can grow mixotrophically by utilizing organic carbons along with light, thereby yielding high lipid productivity. Exploiting such a mixotrophic cultivation system with a suitable microalga would open up opportunities to utilize waste organics as carbon sources and at the same time, help to bring down cultivation costs. Meanwhile, overgrowth of associative bacterial community is a major concern in a mixotrophic culture. In this study, 30 local strains of Chlorella were evaluated in photobioreactors for coal-fired flue-gas application under mixotrophic condition. Three strains (M082, M134, and KR-1) were sequentially selected based on cell growth, lipid content, and fatty acid composition under autotrophic and mixotrophic conditions. Interestingly, KR-1 demonstrated, along with maximal lipid content indoors and high adaptability to actual flue-gas (CO2, 13%). Furthermore, the biodiesel properties of the produced fatty acids could meet important international standards under all of the tested culture conditions. Finally, Chlorella sp. KR-1 was selected and evaluated for its feasibility of the utilization of flue gas under various mixotrophic culture conditions. When the culture was mediated by flue gas, highest biomass (0.8 g cells/L/d) and FAME (fatty acid methyl esters) productivity (121 mg/L/d) were achieved in the mixotrophic mode with 5 g/L glucose, 5 mM nitrate, and a flow rate of 0.2 vvm. Lastly, we report the use of Mg-APTES, known to have selective biocidal effects, for improving the growth of Chlorella sp. KR-1 while simultaneously controlling the bacterial populations. The concentration of 0.1 g Mg-APTES/L improved the growth of KR-1 by 28%, while the bacterial concentration was inhibited by 59% when compared with the untreated control. Further, the density gradient gel electrophoresis (DGGE) revealed bacterial consortium were restricted with the increase of Mg-APTES concentrations. Thus, it was concluded that KR-1 could be considered as one of potential strains for biodiesel production and the result of its optimal culture condition and understanding selective effects of Mg-APTES would greatly benefit microalgal mass cultivation systems.

비정질 인듐-갈륨-아연 산화물 박막 트랜지스터의 양전압-온도 스트레스에 의한 문턱전압 변동 성분분석

최성주 국민대학교 2016 국내석사

Decomposition technique of the threshold voltage (VT) shift in amorphous InGaZnO (a-IGZO) thin film transistor (TFT) under a positive bias temperature stress (PBTS) is proposed. In order to decompose the VT shift (VT) under PBTS, the subgap density-of-states (DOS) as well as the recovery of VT was measured as a function of PBTS time. For the extraction of DOS, the multi-frequency capacitance-voltage (C-V) method was combined with the generation-recombination current method. Measured parameters were also validated by comparing the measured current PBTS time-dependent current-voltage (I-V) characteristics with the results of the parameter-incorporated TCAD simulation. The parameters used in TCAD simulation were the DOS of a-IGZO, the doping concentration of a-IGZO, the density and energy level of electron traps in the gate insulator, and the geometrical parameters of the self-aligned top-gate TFT structure. The proposed technique suggests that the VT component recovered slowly is attributed to not only the electron trapping into the deep electron-traps in the gate insulator but also the generation of electron-trapped defects which results from the excess oxygens in a-IGZO active layer. It is also found that the VT component recovered fast originates from the electron trapping into the shallow electron-traps in the gate insulator. Therefore, the PBTS-induced VT is decomposed into three components: 1) the VT resulting from the electron trapping into the deep electron-traps in the gate insulator (VT, deep), 2) the VT due to the electron trapping into the shallow electron-traps in the gate insulator (VT, shallow), and 3) the VT induced by the formation of the electron-trapped meta-stable defects which results from the excess oxygens in a-IGZO thin film (VT, Oex-). Furthermore, we found the PBTS-induced VT can be modeled by using the multiple stretched-exponential function with a PBTS time, which has three sets of fitting parameters and definitely corresponds to three physical mechanisms aforementioned. In addition, the usefulness and validity of decomposition technique were demonstrated by using three a-IGZO TFT devices with different thicknesses of the gate insulator (GI): A device (100-nm-thick GI), B device (150-nm-thick GI), and C device (200-nm-thick GI). The VT under the gate voltage VG=30 V at a room temperature was observed to be 0.68 V (A device), 0.95 V (B device), and 1.38 V (C device). It was noteworthy that the activation energy was extracted to be 0.4 eV (VT, deep), 0.11 eV (VT, shallow), 0.07 eV (VT, Oex-) regardless of GI thickness although the PBTS-induced VT becomes smaller as the GI becomes thinner. It suggests that the decomposed physical model and its correlation with individual stretched-exponential function are reasonably established. Finally, the quantitative configuration of VT was 32, 13, 54 % (A device), 56, 14, 31 % (B device), and 60, 19, 22 % (C device) in the order of VT, deep, VT, shallow, and VT, Oex-. The proposed technique is potentially useful for the detailed optimization of a-IGZO TFT process pursuing both a high mobility and superior stability because it supplies a physical understanding as well as a monitoring/modeling tool for the VT in the AMOLED backplane. 본 논문에서는 양전압-온도 스트레스 조건에서 비정질 인듐-갈륨-아연 산화물 박막 트랜지스터의 시간에 따른 문턱전압 변동을 게이트 절연막 내부의 깊은 혹은 얕은 전자 트랩에서 일어나는 전자 포획에 기인한 성분과 활성층에서의 결함 분포 변화에 의한 성분으로 분리하는 방법론을 제시하였다. 이를 위해, 스트레스 시간에 따라 밴드갭 내부 상태밀도함수와 문턱전압이 회복되는 정도를 함께 측정하였다. 상태밀도함수 측정을 위해 multi-frequency C-V 방법과 generation-recombination current 방법이 함께 사용되었다. 또한 측정한 파라미터들을 TCAD 시물레이션에 적용하여, 측정된 I-V를 재현하는 방식으로 성분 분리 방법을 검증하였다. 그 결과, 느리게 회복되는 문턱전압 변동 성분은 게이트 절연막 내의 깊은 전자 트랩에 포획되는 전자와 활성층 내부의 잉여 산소에 의한 전자 포획 결함이 함께 관여하는 것으로 확인되었다. 또한 빠르게 회복되는 문턱전압 변동 성분은 게이트 절연막 내의 얕은 전자 트랩에 포획되는 전자에 기인한 것으로 판단된다. 게이트 절연막 내부의 깊은 전자 트랩에 포획되는 전자에 의한 문턱전압 변동 성분 (VT, deep), 게이트 절연막 내부의 얕은 전자 트랩에 포획되는 전자에 의한 문턱전압 변동 성분 (VT, shallow), 그리고 활성층 내부의 전자 포획 결함 생성에 의한 문턱전압 변동 성분 (VT, Oex-)들은 각각 다중 stretched-exponential 함수로 모델링할 수 있었다. 한편, 제시된 문턱전압 변동 성분 분리 방법을 게이트 절연막 두께가 다른 세가지 소자에 적용함으로써, 그 유용성과 타당성을 검증하였다. 절연막의 두께가 100 nm인 A 소자, 150 nm인 B 소자, 200 nm인 C 소자를 비교한 결과, 게이트 전압 30 V 인가의 상온 스트레스 조건에서 문턱전압 변동은 각각 0.68 V, 0.95 V, 1.38 V 였다. 그러나, 게이트 절연막 두께가 얇을수록 문턱전압 변동이 적은 것과 무관하게, VT, deep, VT, shallow, VT, Oex-의 활성화 에너지는 각각 0.4 eV, 0.11 eV, 0.07 eV로 일정한 값이 추출되어, 제안된 물리적 메커니즘이 타당함을 알 수 있었다. 또한 전체 문턱전압 변동 중 VT, deep, VT, shallow, VT, Oex-가 각각 차지하는 비중은 32, 13, 54 % (A 소자), 56, 14, 31 % (B 소자), 60, 19, 22 % (C 소자)로 확인되었다. 이러한 분리추출 방법론은 결국 AMOLED가 구동되는 동안 비정질 인듐-갈륨-아연 산화물 박막 트랜지스터의 문턱전압 변동을 물리적으로 이해하고 정량적으로 모니터링 및 모델링할 수 있는 방법으로 제공하므로, 성능과 신뢰성을 모두 개선하는 정교한 공정 최적화에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Modeling and Characterization of Electrical Parameters in Field-Effect Transistors through Optoelectronic Measurements

김준엽 국민대학교 일반대학원 2019 국내석사

본 논문에서는 광/전기적 실험과 모델링 과정을 통해 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성 지표를 분석하였다. 제안된 기술은 소자의 채널 물질과 구조의 관계없이 다양한 소자에 적용 가능하다. 특히, 추출한 재결합 시간과 기생 저항은 소자의 동작 특성과 다양한 어플리케이션 활용 측면에서 중요한 특성 지표이다. 먼저, 이 연구는 InGaAs MISFET에서 광/전기적 측정을 통해 특정 재결합 시간을 분석하였다. 재결합 시간은 다양한 애플리케이션 및 소자의 성능 지표로 사용될 수 있기 때문에 모델링 및 특성 분석하는 일은 중요한 연구의 의미를 가지고 있다. 추출된 재결합 시간은 photoconductive와 photovoltaic효과를 고려한 연구이다. 게이트/드레인 전압과 어보브 밴드갭 빛을 인가한 상태에서 생성된 전자와 정공은 드레인 전류에 기여를 하게 된다. 특히, 수직 방향 전계 의해 기판 내에 축적되는 전하는 photovoltaic 영향에 관여한다. 따라서, 이러한 photovoltaic영향을 시간에 의존적인 문턱전압 수식에 반영하여 광/전기적 추출 기술을 개발하였다. 이 기술은 기판의 전하 저장 위치와 관여된 특정 재결합 시간을 분석하는 좋은 도구가 될 수 있다. 다음으로, 기생 저항은 미세화된 제조공정과 동작상 발생할 수 있는 전기적인 특성 저하에 관여된 특성 지표이다. 따라서, 우리는 MISFET 소자에서 포괄적인 전기적 측정 기반 기생 저항 추출 기술을 제안한다. 이 기술은 인가전압에 따른 채널의 저항을 조절하는 방법, 같은 공정 내 게이트 길이를 바꾸며 저항을 분리해내는 방법 외 기생 저항을 추출하는 전기적 방법들을 조합한 포괄적인 방법으로써, 본 연구의 핵심인 인가전압의 의존성을 고려하여 소스/드레인의 비대칭적으로 존재하는 기생 저항을 분리추출하였다. 따라서, 이 기술은 제조공정과 레이아웃 디자인의 분석적인 도구가 될 수 있는 중요한 연구적 의미를 가진다. We characterized the electrical parameters in field-effect transistors through optoelectronic measurements and modeling process. Proposed methods are applicable for multiple device regardless of channel material. Especially, Extracted characteristic lifetime and parasitic resistance are important for operation of device and several application. First, we investigate the characteristic lifetime with optoelecronic measurements in InGaAs MISFET. Modeling and Characterization of lifetime is very important for that it can be utilized the performance parameter of multiple device and application. In this work, extracted lifetime are considered of photoconductive and photovoltaic effect. Under the gate/drain bias with photo-illumination, generated electrons and holes are contributed to transient-drain current. Especially, stored substrate-charges by vertical field formed by gate bias corresponds to photovoltaic effect. Thus, we report a optoelectronic technique with photovoltaic effect by time-dependent threshold voltage model. This technique can be used for an analysis-tool for the storage-site of substrate and the characteristic of lifetime. Second, Parasitic resistances are indispensable due to fabrication process and electrical degradation of the operation. Therefore, we report fully current-based method for the extraction of parasitic resistances in MISFET. This method are combined with several integrated extraction technique with channel resistance method (CRM), transfer length method (TLM), dual-sweep combinational transconductance technique (DSCT), open drain method (ODM), and parasitic junction current method (PJCM). This method also considers any possibility for the asymmety and bias-dependency of source and drain resistance. Thus, it is very important for analysis and design of fabrication process and layout.

Functional expression of phospholipase A1 in cell-based and cell-free protein synthesis systems

임혜진 忠南大學校 大學院 2016 국내석사

Phospholipase A1 (EC 3.1.1.32) is an enzyme that hydrolyzes phospholipids into a fatty acid and lysophospholipid. Because fatty acid and lysophospholipid are able to be useful raw materials, it has been performed many studies on how to decompose the phospholipid. Furthermore, because phospholipase have function to hydrolyze phospholipid, phospholipase has potential industrial applications in such fields as bioenergy, food, and pharmaceutical industry. An enzyme is an environmentally friendly product so study of large quantity production for using catalyst in many industries has been increased. The lipolytic activity of phospholipase, however, causes inhibition of cell growth and hinders its production in the conventional cell-based expression methods. Because it does not require membrane integrity for protein synthesis and can control necessary components of expression system, cell-free protein synthesis system using cell lysates offers an alternative route to the production of this cell lytic enzyme. In this study, we attempted to express the phospholipase A1 gene cloned from the chromosomal DNA of Serratia sp. MK1 either in E. coli cells or a cell-free synthesis system derived from the lysate of the E. coli cells. It was found that the phospholipase A1 could be efficiently produced in the cell-free protein synthesis system with substantially higher productivity compared to the recombinant E. coli cells. We expect that the cell-free approach can provide a solution for production of many other enzymes that interfere with the growth and viability of host cells.

Sub-Bandgap Photonic C-V Technique for Extraction of Intrinsic Density-of-States over the Bandgap in AOS TFTs with Bias-Dependent Channel Conduction Factor

최현준 국민대학교 대학원 2014 국내석사

We proposed a novel single-scan monochromatic photonic capacitance-voltage (MPCV) technique for simultaneous extraction of both valence- and conduction-band tail states over the bandgap (EV<E<EC) based on only experimental data by using a sub-bandgap (hν=Eph≈2.6eV<Eg) optical source in amorphous Indium-Gallium-Zinc-Oxide (a-IGZO) thin film transistors (TFTs). In the proposed technique, we applied two different equivalent circuit models for the photo-responsive carriers excited from donor- and acceptor-like states (gD(E) and gA(E)) as the subgap density-of-states (DOS) under depletion (VG<VFB) region and accumulation (VG>VFB) region. We also proposed a channel conduction factor (α(VG)) for empirical modeling of the gate-bias dependent effective channel length (Leff(VG)) for consistent capacitance-voltage (C-V) characterization of the intrinsic subgap DOS over the bandgap with the MPCV technique. We define Leff(VG) through the product of α(VG) and the metallurgical channel length. In the characterization, in addition to Leff(VG), we also considered the capacitance caused by the overlapped region of the source (Lov,S) and drain (Lov,D) with the gate. We confirm that the gate bias-dependent channel conductivity effect is significant in the subgap DOS close to the valence band tail due to the low conductivity of the channel.

지역사회 문화기반시설 활성화 방안에 관한 연구 : 지역문화원을 중심으로

박은희 국민대학교 정치대학원 2014 국내석사

[국문요약] 지역사회 문화기반시설 활성화 방안에 관한 연구 박 은 희 리더십개발 전공 국민대학교 정치대학원 본 연구의 목적은 서초문화원에 관한 단일 사례연구로서 지역 문화원의 운영 현황을 비롯하여 이용자들의 문화공간에 대한 인식도와 입지여건, 만족도, 이용실태 등을 분석하여 지역사회 기반의 문화시설을 활성화시키는 방안을 마련하는 것이다. 지난 1970~1990년대를 급속도로 경제성장을 거듭하면서 구민들의 여가문화생활을 통한 삶의 질에 대한 관심은 경제적인 차원뿐만 아니라 문화적인 차원까지도 사회적 이슈가 되어 열악한 문화적 환경개선을 위한 다각적인 노력을 기울이는 한편, 문화진흥 기반 조성사업을 구축해 왔다. 지속적인 경제성장과 주5일제의 실시와 취업형태 변화, 노동시간의 유연화로 인하여 문화에 가시적, 잠재적 수요는 늘어날수록 자유시간과 생활의 질에 대한 관심은 더욱 더 고조가 될 것이다. 이를 위해 서초문화원이 거주하고 있는 23년 건물로 지진설계도 되지 않은 노후화된 서초구민회관과 서초문화원을 이용하는 402명의 주민들을 대상으로 새로운 정보의 제공, 다양한 문화체험, 창조적이고 내재된 가치를 끌어내는 역할을 지역 주민들의 자발적인 참여를 통해 문화시설이 이루어 나가 문화적 수요를 충족시키기 위한 설문조사를 실시하였다. 설문조사를 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 지역주민의 삶의 질적 수준을 높이고 건전한 여가선용을 위해서는 문화원 시설과 프로그램이 지역 특성에 맞게 확충되는 것이 필요하다. 둘째, 지역 문화원은 새로운 시설을 건립할 때 일반 시민들이 대중교통을 이용하여 쉽게 접근할 수 있도록 하기 위해 빠르고 편리한 도로망의 확보를 최우선적으로 고려하는 것이 필요하다. 셋째, 다목적 복합문화공간으로서 문예회관 내 부대시설 이용료는 프로그램과 시설의 특성을 종합적으로 고려하여 산정하되 가급적 저렴하게 산정되는 것이 필요하다. 넷째, 지역 문화원이 주민들에게 양질의 문화체험을 할 수 있도록 하기 위해서는 강사와 직원들의 전문지식과 능력을 함양시키고, 지역 문화시설로서 문화원이 지역의 문화발전에 기여하고 있다는 인식을 심어주기 위한 노력이 필요하다. 이 연구의 결과를 토대로 지역문화공간으로서의 문화원을 활성화시키기 위한 방안을 제시하면 다음과 같다. 우선 다양한 문화적 수요를 충족시키기 위하여 지방자치단체별 문화시설을 종류별로 다양하게 확충하여야 한다. 다음에 문화시설의 충분성을 만족시키기 위하여 지역별 인구수에 따른 문화시설의 양적 확충이 필요하다. 그리고 운영 인력의 수적 확대와 전문성 확보, 지역 문화원 간의 긴밀한 네트워크 구축 등이 필요하다.

Fully I-V-Based Technique for Extraction of Subgap Density-of-States and Separated Parasitic Resistances in Amorphous Thin Film Transistors

전성우 국민대학교 대학원 2014 국내석사

We report a unified subthreshold coupling factor technique for a simultaneous extraction of the surface potential (ψS) and the subgap density-of-states (DOS: g(E)) over the bandgap in amorphous oxide semiconductor (AOS) thin film transistors (TFTs). It is fully based on the experimental gate bias-dependent coupling factor (m(VGS)) under subthreshold region. Through the proposed technique only with current-voltage data under subthreshold operation, a unified extraction of the subgap DOS with a consistent mapping of the gate bias (VGS) to the subgap energy is obtained. Applying to amorphous IGZO TFTs, g(E) was obtained to be a superposition of two exponential functions with NTA [eV-1∙cm-3] and kTTA [eV] for the tail states while NDA [eV-1∙cm-3] and kTDA [eV] for the deep states. Additionally, for separate extraction of the parasitic source and drain resistances (RS and RD) in AOS TFTs, we report a combinational transconductance technique by combining forward and reverse transfer characteristics. In the proposed technique, VGS-dependent total resistance (RTOT(VGS)) and degradation of the transconductance due to the parasitic resistance at the source terminal during the bi-directional forward and reverse characterization are employed. Applying the proposed technique to AOS TFTs with various combinations of channel length (L) and width (W), we successfully separated RS and RD. A model for the W- and L- dependence of the extracted parasitic resistance is also provided. Through a unified subthreshold coupling factor technique and combinational transconductance technique with only current-voltage (I-V) characteristics, we extracted the subgap DOS and the separated RS and RD by employing a subthreshold coupling factor and transconductance, respectively. Though the proposed fully I-V-based technique, simultaneous characterization of both the subgap DOS and the parasitic resistances (RS and RD) were accomplished from only transfer curve (IDS-VGS) characteristics in AOS TFTs. 본 논문에서는 산화물 박막 트랜지스터의 전류-전압(I-V) 특성을 이용하여 표면 전위와 밴드갭 내 상태 밀도 및 기생저항을 동시에 추출하는 방법을 제안했다. 먼저, 밴드갭 내 상태밀도가 반영되는 문턱전압 이전 영역(subthreshold drain current)의 커플링 계수(coupling factor)에 기초하여 측정된 전류만으로 표면 전위 및 밴드갭 내 상태밀도를 추출하는 방법을 제안하였다. 이는 밴드갭 내 에너지의 함수로 분포하는 상태밀도를 단 하나의 I-V 데이터로부터 추출하기 때문에 광 또는 열 등의 영향에 의하여 소자의 전기적 성질이 변하는 문제로 인한 신뢰성이 떨어지는 문제점을 개선한다. 그리고 수학적인 계산의 반복 없이 빠르고 정확하게 산화물 박막 트랜지스터의 밴드갭 내 상태밀도를 추출할 수 있다. 또한, saturation 및 linear 영역의 I-V 데이터를 이용하여 산화물 박막 트랜지스터의 소스와 드레인 기생저항을 분리 추출하는 방법을 제안했다. 이 때, 소스와 드레인 역할을 서로 바꿔가며 측정한 I-V 데이터에서 기생저항에 의해 감소하는 saturation 영역의 transconductances와 linear 영역에서 게이트 전압에 의존하는 직렬 전체 저항을 통하여 소스 및 드레인 기생저항을 각각 추출했다. 이 방법은 독립적인 두 측정인 capacitance-voltage(C-V)와 I-V 특성을 동시에 이용하지 않고 I-V 특성만을 고려하기 때문에 보다 정확한 기생저항을 추출하는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서 제안한 방법은 독립적이거나 소자에 스트레스를 주는 측정 없이 동일한 I-V 특성만을 이용하여 산화물 박막 트랜지스터의 표면 전위와 밴드갭 내 상태밀도 그리고 기생저항을 추출할 수 있다. 또한, 게이트 면적이 작은 소자에서 변동 현상이 있는 C-V 특성과 달리 I-V 특성은 작은 게이트 면적을 가지는 소자에서도 안정적으로 측정되는 장점을 가진다. 이러한 장점들을 통해 제안된 방법이 장차 산화물 박막 트랜지스터의 물질, 공정, 구조 등을 최적화하는데 매우 유용한 방법론이 될 것이라 기대한다.