| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 가을 (11/24 ~ 11/26, 경주 라한호텔) |
| 권호 | 27권 2호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | 원자층 증착법(ALD)을 이용한 Vanadium oxide 박막 제작 및 전기적 특성 분석 |
| 초록 | 바나듐 이산화물(VO2)은 금속-부도체 전이 (Metal-Insulator Transition, MIT)의 특성을 가지는 대표적인 전이 금속 산화물로, 차세대 반도체 ReRAM, PCRAM 등의 핵심 재료로써 많은 연구가 이루어지고 있다. VO2의 경우 68˚ C(341K) 즉, 상온 근처에서 MIT 현상이 발생하기 때문에 다른 산화물보다 많은 관심을 받고 있다. 하지만 Si & Vanadium Oxide 직접 접합 시 상의 제어가 까다롭고 안정성 및 재현성 측면에서 제어가 어렵기 때문에 MOSFET, TFET 같은 소자에 적용하기에는 문제점이 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 ALD를 이용하여 안정된 VO2 박막을 제작하는 연구를 진행하였다. 본 연구는 ALD를 이용하여 80˚ C에서 VTOP precursor와 H2O reactant로 증착 한 뒤 RTA를 통해 산소 분위기에서 열처리를 진행하여 박막을 제작 하였다. 박막 제작 후 화학적 조성을 확인하기 위해 XPS, TEM-EDS를 진행하여 VO2 분율을 확인 하였다. 이후 VO2의 신뢰성을 확인하기 위해 XRD와 Raman 분석을 진행하여 결정 구조 및 온도가 60 70˚ C로 증가하는 포인트에서 상전이가 발생하는 것을 확인 하였다. 또한, 온도 경향성을 확인하기 위해 상부에 Ti/Au 전극을 증착하여 sensor probe station으로 온도 변화를 주며 면저항을 측정하여 MIT 현상이 발생하는 것을 확인 하였다. 마지막으로 Si 하부에 Ag paste를 사용하여 Al foil을 하부 전극으로 접착한 뒤 소자를 제작하고 4 probe station을 이용하여 전기적으로 MIT 현상이 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 현대 산업에 맞게 ALD를 이용하여 대면적에서도 균일하게 제작 가능한 VO2 박막에 대한 가능성을 보여주었으며 반도체 소자의 소형화와 적층 구조가 필요한 상황에서 수평, 수직 방향에서의 특성을 확인하였다. 이는 현재 Si & Vanadium Oxide 직접 접합 시 문제가 되는 부분을 개선하였고 소자로서 응용될 수 있는 가능성을 보여 주었다. 이후 MIT 온도와 전압을 control 하는 연구를 통해 소자 응용 가능성을 높일 수 있는 초석을 제공할 것으로 기대 된다. |
| 저자 | 이왕곤, 서형탁, 최효빈, 신희철, 안영환, 김지웅 |
| 소속 | 광전자재료연구실 |
| 키워드 | 금속-부도체 전이(MIT); 바나듐 이산화물(VO2); Atomic layer deposition(ALD); Vanadium oxide |
