하태준 교수(전자재료공학과) 연구팀, 인듐-갈륨-아연 산화물 박막 트랜지스터 및 인버터 구현

 

- 국제 저명 학술지 Journal of Materials Chemistry C inside front cover 게재 -

 

(좌측부터) 석박사 통합과정 박상준, 석박사 통합과정 박세룡, 하태준 교수

  본교 하태준 교수(전자재료공학과) 연구팀은 단일 혼합 precursor를 적용한 liquid-delivery 시스템을 기반으로 indium-gallium-zinc oxide (IGZO) 박막을 제작하기 위한 원자층 증착 (Atomic Layer deposition) 공정을 최적화하였고 이를 이용하여 높은 이동도와 전압 이득을 가지는 박막 트랜지스터 및 인버터를 구현하는데 성공했다. 이번 연구 결과는 Royal Society of Chemistry에서 발행하는 응용 물리학 분야에서 널리 알려진 국제 학술지인 Journal of Materials Chemistry C (IF: 6.4, JIF ranking: 80.3%)에 “High-quality indium-gallium-zinc oxide films synthesized by atomic layer deposition using a single cocktail precursor based on a liquid-delivery system and their application in transistors and inverters” 제목으로 게재되었으며 inside front cover에 선정되었다.   (참조: https://doi.org/10.1039/D4TC01843E)   산화물 박막 트랜지스터에서 가장 널리 채널층으로 쓰이는 산화물 반도체인 IGZO 박막을 고품질로 증착하기 위해서 최근에는 원자층 증착 공정 기술이 크게 주목받고 있다. 그러나 기존 IGZO와 같은 4성분계 물질을 원자층 증착하기 위해서는 서로 다른 금속 precursor를 각각 증착해야 하기 때문에 공정이 복잡하고 증착 속도가 느리며 정밀한 두께 조절이 어렵다는 문제점이 있다. 이에 하태준 교수 (전자재료공학과) 연구팀은 삼성디스플레이 공정 개발 연구팀과 함께 liquid-delivery system을 이용하여 최초로 단일 혼합 precursor 기반의 IGZO 박막을 원자층 증착하는데 성공하였다. 합성된 IGZO 박막은 낮은 표면 거칠기 및 높은 금속-산소 결합 비율 등 좋은 품질을 보였으며 최적화된 공정 기술을 기반으로 산화물 박막 트랜지스터 및 인버터를 구현하였다. 제작된 박막 트랜지스터는 고품질 IGZO 박막을 기반으로 동작 전압 5 V에서 20 cm2 V-1 s-1 이상의 높은 이동도를 보였으며, 낮은 산소 공공 결함에 기인하여 20,000초 동안의 바이어스 스트레스에도 안정적인 동작 특성을 확보하였다. 또한, IGZO 박막 트랜지스터를 적용하여 31.48의 전압 이득, 0.2 V의 noise margin을 가지는 NMOS 인버터를 구현하는데 성공하였다.   한편, 이번 연구는 교내 대학혁신 미래도전 사업으로 하태준 교수가 연구소장으로 있는 인터렉티브 디스플레이 중점연구센터가 수요 기업인 삼성디스플레이의 공정 개발 연구팀과 공동 연구를 통해 얻은 성과이며, 산업통상자원부가 주관하는 탄소 중립 산업 핵심 기술 개발 사업 및 중소벤처기업부가 주관하는 구매 조건부 신제품 개발 사업 지원으로 수행되었다. 제1저자인 석박사통합과정의 박상준 학생은 2023년도부터 이공분야 학문후속세대지원사업 박사과정생 연구장려금을 지원받아 차세대 반도체 재료 및 전자 응용 소자 연구를 진행하고 있으며, 이번 8월 본교 박사 학위 취득 후 삼성 디스플레이 중소형 디스플레이 사업부 IT 개발팀으로 입사할 예정이다.  

단일 혼합 precursor를 적용한 liquid-delivery 시스템 기반의 IGZO 박막 원자층 증착 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 및 인버터 성능 분석

 

Journal of Materials Chemistry C에 게재된 표지 논문

    출처 : 광운대학교 최신연구성과 (kw.ac.kr)