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Fabrication and characterization of solution-processed Indium oxide based thin film and nanowire transistors = 용액 공정 산화 인듐 기반의 박막 및 나노선 트랜지스터 제작 및 특성
서명 / 저자 Fabrication and characterization of solution-processed Indium oxide based thin film and nanowire transistors = 용액 공정 산화 인듐 기반의 박막 및 나노선 트랜지스터 제작 및 특성 / Hyungjin Park.
저자명 Park, Hyungjin ; 박형진
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2016].
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초록정보

In this study, a unique strategy for the improvement in aqueous solution-processed indium zinc oxide (IZO) thin film transistor (TFT) is investigated. As an simple one-pot process without post treatment, inorganic acids (sulfuric acid, phosphoric acid and boric acid) are added into aqueous metal nitrate solution and the subsequent thermal annealing of spun-on film at $350^\circ C$ is conducted. Oxyanions derived from inorganic acid do not undergo thermal decomposition and form robust metal-oxyanion complex. In oxyanion-incorporated IZO thin films, oxyanions turn out to not only reduce oxygen vacancies and hydroxyl residues but also form M-O-S-O-M network. As the amount of inorganic acids increased, the transfer curves shift to the positive direction, caused by effective suppression of charge carrier. The optimized oxyanion incorporated IZO TFTs show improved stability against gate bias and additional thermal stresses. Secondly, we also report an unique combination of bilayer stucture to utilize conductive $In_2O_3$ nanowire due to abundant carrier electrons. $In_2O_3$ nanowires were fabricated by electrospinning process and $ZrO_2$ films were fabricated by solution-process and both were annealed at $400^circ C$ for 1 hour. The $ZrO_2$ layer coated onto nanowire had a thickness around 35 nm. The excess electrons were controlled by insulating $ZrO_2$ layer coated onto $In_2O_3$ nanwoires beneath the source/drain contact. The $In_2O_3$ naonowire transistor with $ZrO_2$ layer exhibited the enhanced switching property with clear on/off state indicating that the $ZrO_2$ layer contols the conductivity of the channel rather than electrically blocks the current fom the channel. In order to elucidate the underlying mechanism for electrical performance, the characteristics of $In_2O_3 film/ZrO_2$ film bilayer TFT are tested and analyzed based on electronic energy band structure.

나이트레이트 수용액을 통해 $350^cir C$ 에서 제작한 인듐 아연 산화물 박막 트랜지스터의 게이트 전압 신뢰성을 향상 시키기 위해서 산화음이온을 첨가하였다. 미량의 황산, 인산, 붕산을 인듐 아연 전구체 수용액에 첨가하여 금속 양이온과 황산염, 인산염, 붕산염의 산화음이온과의 결합을 유도한 뒤 이를 이용하여 박막을 제작하였다. 각각의 산화음이온은 열처리 중에도 분해되지 않고 박막에 남아 게이트 전압 신뢰성을 저하시키는 산소 공공과 수산화기의 양을 줄여주는 역할을 함을 확인하였다. 그 결과, 산화음이온을 포함한 인듐 아연 산화물 박막 트랜지스터의 게이트 전압 신뢰성이 향상됨을 관찰하였다. 또한, 용액 기반의 전기 방사 공정을 통해 인듐 산화물 나노선 트랜지스터를 제작하였다. 강한 전도성을 띄는 인듐 산화물을 트랜지스터에 적용하기 위해서 용액 공정으로 지르코늄 산화물로 표면을 코팅하여 특성을 최적화하였다. 절연체 물질로 알려진 지르코늄 산화물을 통해 전류가 흐르는 기구를 규명하기 위해 화학적 조성 분석 및 에너지 밴드 구조 분석을 시행하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DMS 16011
형태사항 ix, 106 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 박형진
지도교수의 영문표기 : Byeong-Soo Bae
지도교수의 한글표기 : 배병수
수록잡지명 : "Improvement of bias stability of oxyanion-incorporated aqueous sol?gel processed indium zinc oxide TFTs". Journal of Materials Chemistry C, v.2, pp.5998-6003(2014)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 References : p. 98-102
주제 metal oxide thin film transistor (MOTFT)
nanowire transistor
solution process
electrospinning
gate bias stress stabilities
금속산화물 박막 트랜지스터
나노선 트랜지스터
용액 공정
전기방사공정
게이트 전압 신뢰성
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