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게이트 유전층 특성에 따른 산화아연계 박막 트랜지스터 제작 및 특성 연구

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학위구분 석사
서명사항
     서명 게이트 유전층 특성에 따른 산화아연계 박막 트랜지스터 제작 및 특성 연구
서명사항(번역)
     서명 Fabrication and characterization of ZnO based thin film transistors upon characteristics of gate dielectric layer
저자사항(개인명)
     저자명 이원용
     저자명 Lee, Wonyong
     학과/전공 일반대학원 전자전기공학과 전자전기컴퓨터공학 전공
     역할
       역할어 지도교수
저자사항(지도교수)
     저자명 문병무
발행사항
     발행기관 고려대학교 대학원
     발행년 2010
     졸업년월 2010. 2
     발행연속성 monographic
언어사항
     본문언어 kor
주제사항
     일반주제어 ZnO
     일반주제어 박막 트랜지스터
고대 학위논문분류표 전기전자전파공학과(舊전기공학과/舊전자전기공학과)
소장정보
     소장위치 고려대학교 과학도서관
     원문주소
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목차/초록

Transparent Thin Film Transistor(TTFT) is a potential factor for the advanced generation display, optoelectronic applications, and so on. Especially, ZnO has been studied for optoelectronic devices, because it has a wide band-gap (3.37 eV) and a large exciton binding energy of 60 meV over GaN (26 meV).
In this thesis, undoped ZnO films for the channel layer of TFTs and HfO2 films for the gate dielectric layer deposited by pulsed laser deposition at room temperature, respectively. 
We studied each of ZnO and HfO2 films to optimize for a channel and gate dielectric layer of thin film transistor. ZnO film grown at 70 mTorr show remarkably low resistivity. Accordingly, The best condition for channel layer was that sample deposited at oxygen pressure of 70 mTorr.  Because thin film transistor needed high resistivity films to achieve low off-current and high on-off ratio. 
The gate insulator film was deposited at 50 mTorr, because this condition was suitable for gate dielectric characteristics. Because, HfO2 film deposited at 50 mTorr show low leakage current (8.50×10-6 A/cm2) and high relative dielectric constant value (about 26).
Staggered bottom-gate ZnO thin film transistors of micrometer scales were implemented using fully lithographic without etching process. ZnO thin film transistor with high-κ dielectric layer showed saturation mobility of 7.42 cm2/V-s, on/off ratio of 1.25×105 and subthreshold swing of 2.13 V/decade with threshold voltage of 4.14 V. The optical transmittance of the thin film transistor was above 80% at visible wavelength region. 
Comparisons with low-κ thin film transistor, high-κ thin film transistor show better transistor performance owing to gate oxide layer with high relative dielectric constant. However high-κ thin film transistor indicated highly leakage current between gate dielectric and channel layer. There is a necessity to which the leakage current will be improved.
These results should increase the prospects by using stable thin film transistors for active matrix liquid crystal display (AM-LCD) and active matrix organic light emitting diode (AM-OLED).

1. 서  론 1
2. 이론적 배경 5
 2.1 산화아연(Zinc oxide)의 물리적 성질 5
 2.2 박막 트랜지스터를 위한 High-κ 게이트 유전층 9
 2.3 박막 트랜지스터 구조 12
 2.4 박막 트랜지스터 동작 14
  2.4.1 드레인 전류식의 유도 14
  2.4.2 n-채널 박막 트랜지스터의 이상 동작 15
 2.5 최근 연구 동향 19
3 실험 목적 및 방법 21
 3.1 실험 목적 21
 3.2 펄스 레이저 증착법에 의한 박막 증착 21
  3.2.1 펄스 레이저 증착법 21
  3.2.2. 박막 증착 조건 및 실험 22
 3.3 박막 트랜지스터의 제작 25
4. 실험 결과 28
 4.1 High-k 게이트 유전층 성장 및 분석 28
  4.1.1 구조적 특성 분석 28
  4.1.2 광학적 특성 분석 31
  4.1.3 전기적 특성 분석 33
 4.2 TFT 채널층으로 적용된 ZnO 박막의 최적화 37
  4.2.1 구조적 특성 분석 37
  4.2.2 광학적 특성 분석 42
  4.2.3 전기적 특성 분석 44
 4.3 박막 트랜지스터 특성 분석 48
  4.3.1 High-κ 게이트 유전층 및 채널층 박막 성장 조건 선정 48
  4.3.2 High-κ 와 Low-κ 유전층을 사용한 박막 트랜지스터 48
5. 결   론 57
References 59

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