초록

최근 투명하고 유연한 차세대 디스플레이에 대한 관심이 증가함에 따라, 기존의 비정질 실리콘(a-Si) 기반 박막형 트랜지스터(thin film transistor, TFT)의 한계를 극복할 수 있는 높은 전계 효과 이동도와 투명성을 지닌 ZnO가 주목받고 있다. ZnO는 밴드갭이 크고 광학적으로 투명하며, 저온에서 다양한 기판 위에 증착될 수 있어 차세대 디스플레이 소자의 채널 물질로서 유망하다. 본 논문에서는 ZnO 산화물 반도체 기반 TFT의 제작 및 전기적 특성 분석 기법을 정리하였다. ZnO TFT는 열적으로 성장한 SiO₂가 포함된 P⁺⁺ Si 웨이퍼를 사용하여 기판이 gate로 동작하는 구조로 제작하였다. ZnO 채널층은 RF (radiofrequency) 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착하였으며, ITO (indium tin oxide) 소스/드레인 전극을 E-beam evaporator를 통해 형성하였다. ZnO TFT의 전기적 특성은 Keithley 4200A-SCS parameter analyzer를 이용해 평가하였으며, 측정 데이터를 통해 이동도 및 On/Off 비율, 서브스레숄드 스윙(subthreshold swing)을 계산하는 방법을 정리하였다.

Abstract

In this study, the electrical properties of zinc oxide (ZnO) thin-film transistors (TFTs) based on oxide semiconductors were analyzed. As interest in next-generation transparent and flexible displays grows, ZnO, which offers high field-effect mobility and transparency, has emerged as a promising material to overcome the limitations of amorphous silicon (a-Si)-based TFTs. ZnO has a wide bandgap and optical transparency and can be deposited on various substrates at low temperatures, making it a suitable channel material for future display devices. In this study, ZnO TFTs were fabricated with an inverted staggered structure using a p⁺⁺ Si wafer coated with SiO₂ as the substrate. The ZnO channel layer was deposited by RF magnetron sputtering, and the ITO source/drain electrodes were formed using an e-beam evaporator. The electrical characteristics was evaluated using Keithley 4200A-SCS parameter analyzer. Mobility, On/Off ratio, and subthreshold swing (SS) were calculated from the measurements.

• Keywords: ZnO, 박막형 트랜지스터, 전기적 특성, 전이 커브, 트랜지스터 측정, Thin film transistor, Electrical property, Transfer curve, Transistor measurement