❖ 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 shsong@cau.ac.kr 권혁인 교수님 | 310동 637호 hyuckin@cau.ac.kr

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]