액상 전자 물질과 레이저 공정 기반의 차세대 유연 반도체 소자 연구

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액상 전자 물질과 레이저 공정 기반의 차세대 유연 반도체 소자 연구
제안자 권혁준
자문교원 권혁준
연도 2020
타입 A형 과제
코스 장영실
매칭여부 Yes
참여학생수 5
소개동영상

제안 배경

  • 기존의 형태가 고정되어있는 플랫폼에서 구부러지고 다양한 형태로 바뀔 수 있는 유연성을 가지는 플랫폼의 관심이 많이 대두되고 있다. 한 예로 기존의 스마트 폰을 접히는 플랫폼으로 전환하여 접어서 크기는 반으로 줄이고 펼쳐서 화면 크기는 크게 구현 할 수 있는 폴더블 폰을 들 수 있다. 이외에도 유현한 형태의 소자를 제작하여 인체 혹은 곡면의 표면에 부착을 하여 다양한 기능과 센싱을 제공하는 사물 인터넷 (internet of things, IoT)에 응용이 가능하여 이에 대한 연구가 활발히 진행중에 있다. 하지만 기판 재료가 단단한 무기물 기반에서 유연한 플라스틱 재료 기반으로 바뀌어야 함에 따라 제작 공정의 온도 또한 상당히 낮아 져야 하고 이로 인해 반도체 소자 제작의 한계와 제작된 소자 성능도 크게 떨어지는 문제점이 발생하고 있다.

따라서 본 연구에서는 유연한 반도체 소자를 제작 시에 Sol-gel 형태의 액상 전자 물질과 레이저 공정을 활용하여 열저항이 낮은 플라스틱 기판 환경에서도 전자 소자의 제작이 가능하고 상대적으로 우수한 성능을 확보 할 수 있는 가능성을 검토해 보고자 한다.

과제 목표

  • 4차 산업 혁명에서 필요한 IoT 환경 구축에 대한 필요성을 이해하고 이를 구현하기 위한 차세대 유연 전자 소자의 현재의 한계 및 이를 극복하기 위해 필요한 융복합적 (전자, 기계, 광학, 전자 재료 등) 사고 배양에 그 목표를 둔다.

과제 내용

가. 최신 전자 기기에 대한 이해

  1. 일반적인 스위칭 전자 소자의 구조 및 작동 원리 이해
  2. 미세 공정을 통한 전자 소자 제작 과정 이해 (실습 수행)
  3. 현 시점의 문제점 및 해결 방향 고찰 (발표 방식)

나. IoT 환경에 대한 이해와 차세대 전자 소자 탐구

  1. 미래 모습에 대한 다양한 사고 전개 (브레인 스토밍)
  2. 적용 가능성에 대한 과학적, 공학적 접근

다. 전자 재료에 대한 이해

  1. 다양한 형태의 전자 재료 연구
  2. 액상 전자 재료의 이해와 합성 (실습 수행)
라. 레이저 광원에 대한 소개 및 이해
  1. 광원에 대한 기초 광학의 원리 이해 및 접근
  2. 다양한 활용 예시 탐구 및 분석
  3. 이를 활용하여 제시한 IoT 환경 구축을 위한 차세대 전자 소자로의 창의적 접근

참고자료

  • W.-Y. Lee et al., “Densification Control as a Method of Improving the Ambient Stability of Sol–Gel-Processed SnO2 Thin-Film Transistors,” IEEE Electron Device Letters, 40 (2019) 905-908.
  • S. Ha et al., “Effect of Annealing Environment on the Performance of Sol–Gel-Processed ZrO2 RRAM,” Electronics, 8 (2019) 947.
  • T. Kim et al., “Improvement in the Performance of Sol–Gel Processed In2O3 Thin-Film Transistor Depending on Sb Dopant Concentration,” IEEE Electron Device Letters, 38 (2017) 1027-1030.
  • H.-J. Kwon et al., “Laser Direct Writing Process for Making Electrodes and High-k Sol-Gel ZrO2 for Boosting Performances of MoS2 Transistors,” ACS Applied Materials and Interfaces, 8 (2016) 9314-9318.

희망학생