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싸이클 어닐링을 통한 비정질 인듐 갈륨 아연 산화물 박막 트랜지스터의 방사선 저항성 향상

Improving Radiation Tolerance of Thin-Film Transistors with Amorphous In-Ga-Zn-O through Cyclical Annealing Technique

  • 김성윤 (Kim Seongyun, 서강대학교 일반대학원)

초록 (요약문)

This study analyzed the effect of introducing a cycle annealing technique on the device stability of thin-film transistors (TFTs) based on amorphous Indium-Gallium-Zinc-Oxide (InGaZnO) when exposed to 5 MeV protons. Cycle annealing is a heat treatment process that includes multiple cooling steps, which reduces the distance between atoms and increases the bonding strength between oxygen atoms and metal ions, resulting in a more densely packed thin film. X-ray reflectivity (XRR) analysis conducted before and after proton irradiation revealed that the cycle-annealed devices exhibited a thinner film thickness compared to those treated with conventional annealing. This treatment effectively improved the radiation resistance of InGaZnO TFTs, and after proton irradiation with 5 MeV, the devices maintained an electron mobility of about 2.5 cm²V⁻¹s⁻¹ and a threshold voltage shift (ΔVth) of -2.9V.

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초록 (요약문)

본 연구에서는 비정질 인듐-갈륨-아연-산화물 (InGaZnO) 박막 트랜지스터(TFT)에 싸이클 어닐링 기법을 도입하는 것이 5 MeV 양성자에 대한박막 트랜지스터 (TFT)의 소자 안정성에 미치는 영향을 분석했다. 싸이클어닐링은 여러 차례의 냉각 단계를 포함한 열처리 과정으로, 이를 통해 원자 사이의 거리를 감소시켜 산소 원자와 금속 이온간의 결합력을 증가시켜 밀집된 박막을 얻을 수 있다. 양성자 조사 전후에 실시된 X선 반사 측정(XRR) 분석 결과, 싸이클 어닐링 처리된 소자는 일반 어닐링 처리된 소자에 비해 더 얇은 박막 두께를 가지는 것으로 확인됬다. 이러한 처리는InGaZnO TFT의 방사선 저항성을 효과적으로 개선시켰으며, 5 MeV 양성자 조사 후에도 약 2.5 cm²V⁻¹s⁻¹의 전자 이동도와 -2.9V의 문턱 전압 변화(ΔVth)를 유지할 수 있었다.

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목차

제 1장 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.1.1. 방사선이 전자 소자에 미치는 영향 1
1.1.2. 산화물 박막 트랜지스터 3
1.1.3. 싸이클 어닐링의 효과 5
1.2. 연구목적 6
제 2장 실 험 7
2.1. 시료 및 용액의 제조 7
2.2. 산화물 박막 트랜지스터 제작 8
2.3. 양성자 조사 9
2.4. 소자 및 박막 특성 분석 10
제 3장 실험결과 및 고찰 12
3.1 싸이클 어닐링을 통한 InGaZnO 박막 트랜지스터의 방사선 저항성 12
3.2 양성자에 의한 산화물 반도체 박막 물리화학적 특성 변화 15
3.2.1. 표면특성 및 구조 분석 15
3.2.2. XRR 분석 17
3.3. 양성자에 의한 산화물 박막 트랜지스터의 전기적 특성 변화 20
제 4장 결 론 23
참고문헌 24

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