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❖ 서울대학교 반도체 재료 및 소자 연구실 (SMDL)
❖ 서울대학교 반도체 공동 연구소 (ISRC)
❖ 삼성종합기술원
❖ LG디스플레이
❖ 삼성디스플레이
❖ 뷰웍스
❖ 센소허브
❖ Industry (반도체 분야)
- 삼성전자, SK 하이닉스, LG전자, 매그나칩, 동부하이텍, 서울반도체, 삼성종합기술원
❖ Industry (디스플레이 분야)
- LG디스플레이, 삼성디스플레이, 일진디스플레이
❖ 기타
- 박사과정 진학 또는 유학, 국책연구소 (KIST, ETRI etc.)
전자소자 및 시스템 연구실
송상헌 교수님 | 207동 428호 [email protected] 권혁인 교수님 | 310동 637호 [email protected]
송상헌Sang-Hun song
권혁인Hyuck-In Kwon
연구실 위치207동 622호, 715호
연구실 구성원박사과정 : 2명석사과정 : 5명
❖ 연구실 연혁 : 2010년 3월부터 운영 시작
❖ 연구실 구성 : 담당교수(송상헌/권혁인),
박사과정 2명, 석사과정 5명 (2019년 8월 기준)
❖ 연구 분야 : 차세대 전자소자, 반도체 및 디스플레이 시스템
- 차세대 디스플레이용 LTPS/oxide TFT의 제작 및 분석, 모델링
- 차세대 뇌모방 (neuromorphic) 반도체 소자 및 시스템 연구
- 우주 환경하에서의 반도체 소자 내방사성에 대한 연구
- Hall measurement 시스템 제작 및 분석
- 차세대 영상 센서 시스템 연구
❖ 논문 실적 등 :
- 국제저널(SCI/SCIE) 108편 (2010년 3월 – 2019년 8월)
- 국내외 학술대회를 통해 106편의 학술 논문 발표
(2010년 3월 – 2019년 8월)
❖ 졸업생 배출 및 취업 현황 (2010년 3월 – 2019년 8월)
- 박사 1명, 석사 19명
- 삼성전자, LG전자, 삼성디스플레이, LG디스플레이, LS산전,
LG이노텍, 르노삼성자동차 중앙연구소, eBay Korea, HB테크, 삼화콘덴서, 박사진학 (3명, KAIST/SNU/고려대학교) 등
Electronic Devices and System Lab.
http://edsl.cau.ac.kr/
[1] 미래형 첨단 센서시스템 인력 양성 사업(팀)- BK21플러스 사업
[2] 스마트 인지/제어 SOC 기술분야 전문인력 양성 사업(팀)- 산업통상자원부 지능형 반도체 전문 인력 양성 사업
[3] 산화물 박막 트랜지스터 기반 모노리틱 3차원 CMOS 공정 개발- 한국연구재단 중견연구지원사업 (우수과제 선정, 2차 후속 연구)
[4] 산화물 반도체를 이용한 Hall 효과 센서에 대한 기초연구- 한국연구재단 개인기초연구지원사업
[5] 차세대 디스플레이용 구동 소자의 전기적 특성 및 신뢰성 개선 기술 연구- ㈜ 삼성디스플레이 산학과제
[6] 우주 환경하에서의 반도체 소자 신뢰성에 관한 연구- 한국연구재단 우주중점기술개발사업
[7] 고성능 Coplanar Oxide 소자의 채널 특성/외부 기생저항/ΔL 특성에 대한 모델링 구축 및 연구- ㈜ LG디스플레이 산학과제
[8] 뇌모방 소자의 이기종 체계 인터페이스를 위한 유기 시냅틱 소자의 전자와 이온 이동 제어 기술 연구- 한국연구재단 미래반도체 신소자 원천기술개발사업
[9] QD SWIR sensor의 noise 측정 및 제어기술 개발- ㈜ 삼성종합기술원 산학과제
0 2 4 6 8 100.0
0.5
1.0
1.5
2.0source
(b)
La
tera
l E
-Fie
ld [
x1
05 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
drainW / L = 54 m / 10 m
bias condition : VGS
= 10 V, VDS
= 25 V
gate
0 2 4 6 8 100
1
2
3
4
5source
(a)
drain
To
tal
E-F
ield
[x
10
5 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
W / L = 54 m / 10 m
bias condition : VGS
= 10 V, VDS
= 25 V
gate
0 2 4 6 8 10-6-5-4-3-2-10123456
source drain
Ve
rtic
al
E-F
ield
[x
10
5 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
W / L = 54 m / 10 m
bias condition : VGS
= 10 V, VDS
= 25 V
gate
0 2 4 6 8 100
1
2
3
4
5source
(a)
drain
To
tal
E-F
ield
[x
10
5 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
W / L = 54 m / 10 mbias condition : V
GS = 22 V, V
DS = 10 V
gate
0 2 4 6 8 100.0
0.5
1.0
1.5
2.0source
(b)
La
tera
l E
-Fie
ld [
x1
05 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
drainW / L = 54 m / 10 mbias condition : V
GS = 22 V, V
DS = 10 V
gate
0 2 4 6 8 10-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
bias condition : VGS = 22 V, VDS
= 10 V
W / L = 54 m / 10 m
Ve
rtic
al
E-F
ield
[x
10
5 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
drain
gate
source
0 2 4 6 8 100.0
0.5
1.0
1.5
2.0
(b)W / L = 54 m / 10 m
IGZO
= 4.3 eV
m = 4.6 eV
source drain
gate
Schottky contact VGS = 16 V, VDS = 16 V
La
tera
l E
-Fie
ld [
x1
05 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
0 2 4 6 8 100.0
0.5
1.0
1.5
2.0
(a)
gate
W / L = 54 m / 10 m
IGZO
= 4.3 eV
m = 4.3 eV
source drain
Ohmic contact VGS = 16 V, VDS = 16 V
La
tera
l E
-Fie
ld [
x1
05 V
/cm
]
Lateral Position, x [m]
-1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.010
14
1015
1016
1017
1018
1019
1020
open symbol : initial state
solid symbol : after stress state
W / L = 54 m / 10 m
VG-stress = 10 V, VD-stress = 25 V
tstress = 1000 sec
source
drain
De
ns
ity
of
sta
tes
[e
V-1c
m-3]
E - EC [eV]
-1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.010
14
1015
1016
1017
1018
1019
1020
open symbol : initial state
solid symbol : after stress state
W / L = 54 m / 10 m
VG-stress = 10 V, VD-stress = 25 V
tstress = 1000 sec
source
drain
De
ns
ity
of
sta
tes
[e
V-1c
m-3]
E - EC [eV]
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 Initial state
No
rma
lize
d c
ap
acit
an
ce
VG [V]
CGC
CGD
CGS
f = 20 kHz
-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.010
14
1015
1016
1017
1018
1019
1020
Initial state
Source + Drain (CGC
)
Source (CGS
)
Drain (CGD
)
B
D
F
De
ns
ity
of
sta
tes
[e
V-1c
m-3]
E - EC [eV]
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3
0.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70
Initial state
f= 20 kHz
Ca
pa
cit
an
ce
[p
F]
VG [V]
CGC
CGD
CGS
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 310
-1410
-1310
-1210
-1110
-1010
-910
-810
-710
-610
-510
-4
Initial state
I D [
A]
VGS
[V]
Linear (VDS
= 0.1 V)
Forward (VDS
= 15 V)
Reverse (VDS
= 15 V)
-0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.0010
14
1015
1016
1017
1018
1019
1020
Initial state
mapping
CGC
CGS
CGD
De
ns
ity
of
sta
tes
[e
V-1c
m-3]
E - EC [eV]
( )
( )( )
0
1
1 3
exp 1 exp
ln
1( )
GS DSDS
D
GS
i GS
IGZO
qV qmVI I
nkT nkT
Iqn
kT V
C n VDOS E eV cm
qt
−
− −
= − −
→ =
− =
( ) 1GS
FB
V
GS GS GS
iV
CV dV
C
= −
TCAD Simulation Local DOS Extraction Technique
Gate
(Mo)
Gate Insulator
SiNX
SiO2
Glass
Active layer
L
Source
(Mo)
Drain
(Mo)
ES
→ Curved OLED signage (CES 2019) → 65” rollable OLED Display (SID 2019)
→ Structure of bottom gate oxide TFT
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 40
10
20
30
40
50
60
70 Forward mode
W/L=4m/4m, VDS
=-5.1V
I DS [A
]
VGS
[V]
stress time [s]:
0
10
30
100
300
1000
3000
5000
7000
10000
15000
20000
0 5000 10000 15000 20000-10
-5
0
5
10
(I O
N)/
I ON
,initia
lx1
00
[%
]
stress time [s]
Bias condition:
VGS
=-10V, VDS
=-5.1V
Stress condition:
VGS
=-12.2V, VDS
=-22.4V
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 410
-11
10-10
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
I DS [A
]
VGS
[V]
VDS
= -25V
forward mode
reverse mode
-0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00
1017
1018
DOS from
Forward mode
Reverse mode
DO
S [eV
-1 c
m-3]
E-EC [eV]
W/L=4m/4m,
VDS
=-25V
[1] 4156C semiconductor parameter analyzer with a 6” point probe station[2] Vacuum Chamber Probe Station M5VC[3] MST-1000B Temperature controller[4] SR570 low-noise amplifier[5] Agilent 89441 vector-signal analyzer[6] Agilent 4284 precision LCR meter[7] Agilent 8110A 150MHz Pulse Generator[8] FEMTO, DHPCA-100 variable-gain high speed current amplifier[9] Signal Recovery 5210,& SR830 Lock-In Amplifiers[10] LabVIEW equipped data acquisition computers[11] Daeil optical table[12] High power He-Ne Laser, & optical components[13] JISCO high temperature drying oven[14] BOONTON 7200 Capacitance Meter[15] UVC-300 UV Ozone cleaner[16] Nexus Mini 2.5 Atomic Layer Deposition System[17] Cleanroom & fabrication equipments in CAU
→ 219 ” Micro LED The Wall (CES 2019)
⚫ Electrical Reliability of Radiation-Tolerant MOSFETs
H-gate Enclosed-gate
0.0
2.0x10-13
4.0x10-13
6.0x10-13
8.0x10-13
1.0x10-12 V
DS=0.1V
W/L(m)=0.38/0.13
Ref.
H-gate
5x1012
2x1012
5x1011
off
le
aka
ge
cu
rre
nt
[A]
Fluence[cm-2]
2x1011
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90W/L(m)
0.24/0.13
0.38/0.13
0.6/0.13
1/0.13
Vth [m
V]
Fluence [cm-2]
pre 2x1011
1x1012
5x1012
⚫ Hall measurement system
< The gas-sensing system >
0 300 600 900 1200 1500 18000
5
10
15
20
25
RT (25 C)
40 C
60 C
80 C
100 C
Response
Time [s]
Gas on Gas off
SnOX TFT gas sensor
-15 -10 -5 0 5
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
VDS
= -1 V
VGS
[V]
I D [
A]
NO2 : 10 ppm, 500 s
Operating Temp. : RT (25 C)
-15 -10 -5 0 5 10 15
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
|ID
S| [
A]
VGS [V]
VDS=-1 V
VDS=-10 V
0
5
10
15
|ID
S| [
A]
0 2 4 6 8 100
2
4
6
8
10
Vout [V
]
Vin [V]
VDD
6 V
8 V
10 V
0 2 4 6 8 100
20
40
60
80
100Max. gain=92.41
VDD
6 V
8 V
10 VGa
in [-d
Vout/d
Vin]
Vin [V]
⚫ Corbino SnO TFT based CMOS inverter ⚫ P-type SnOx TFT based NO2 gas sensor
-20 -15 -10 -5 00
20
40
60
80
VGS=-8 V
2 V/step
|ID
S| [
A]
VDS [V]