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플라즈몬 효과에 의한 실리콘 기판위에 증착된 반도체 박막의 자기저항특성
Magnetonic Resistance Properties of Semiconductor Thin Films by Plasmon Effect on Fabricated Si(100) Substrate 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.18 no.3, 2019년, pp.105 - 109  

오데레사 (청주대학교 반도체공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Plasmons have conductive properties using the effect of amplifying magnetic and electric fields around metal particles. The collective movement of free electrons in metal particles induces and produces the generation of plasmon. Because the plasmon is concentrated on the surface of the nanoparticles...

주제어

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문제 정의

  • 플라즈몬이 표면에서 발생하는 분극효과는 절연체에서 발생하는 표면전류가 발생하는 원리와 유사하다. 본 연구에서는 SiOC 절연체에서 플라즈몬이 발생하는 조건을 찾고 플라즈몬에 의해서 전도성이 향상되는 SiOC 절연체에서의 전기적인 특성에 대하여 연구하였다.

가설 설정

  • 절연체에서도 전류가 흐를 수 있다는 것을 입증하기 위해서는 조건이 있다. 매우 크기가 작아야 하고, 자기장이 있고 교류형태에서 동작한다면, 절연체에서 표면전류가 흐르게 된다는 이론이다. 양자이상홀효과는 플라즈몬의 표면전류발생과 위상절연체에서의 표면전류를 설명할 수 있는 이론적인 배경을 잘 제시해주고 있다.
  • 자기저항소자는 자기장에 의하여 저항이 감소하는 특징이 있으며, 자기장효과에 의하여 전기적인 특징은 나타내는 양자홀현상에 의해서 관측되어진다. 양자홀효과에는 양자정수홀효과, 양자분수홀효과와 양자이상홀효과가 있다. 양자정수홀효과는 에너지가 정수화되어 있다는 의미이다.
  • 4에서는 열처리온도에 따른 플라즈몬의 형성과 전기적인 특성과의 연관성을 조사하였다. 온도가 올라갈수록 표면전류는 감소하고 있다.
  • 전형적인 옴 법칙에 의해서는 온도가 높아지면 열에너지가 증가하기 때문에 전류 값은 더 높아지는 것이 일반적인 현상이다. 위상절연체에서는 온도가 높아지면서 자기장이 세지는 효과 때문에 전기적인 전류의 값은 낮아진다. 따라서 온도가 올라갈수록 전류는 낮아진다.
  • 표면전도파에 대한 연구는 자기저항소자에서도 나타난다[4-5]. 자기저항소자는 자기장에 의하여 저항이 감소하는 특징이 있으며, 자기장효과에 의하여 전기적인 특징은 나타내는 양자홀현상에 의해서 관측되어진다. 양자홀효과에는 양자정수홀효과, 양자분수홀효과와 양자이상홀효과가 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
위상절연체는 절연체에서도 표면전류가 흐른다는 이론적인 결과를 발표하는데 이를 입증하기 위한 조건은 무엇인가? 절연체에서도 전류가 흐를 수 있다는 것을 입증하기 위해서는 조건이 있다. 매우 크기가 작아야 하고, 자기장이 있고 교류형태에서 동작한다면, 절연체에서 표면전류가 흐르게 된다는 이론이다. 양자이상홀효과는 플라즈몬의 표면전류발생과 위상절연체에서의 표면전류를 설명할 수 있는 이론적인 배경을 잘 제시해주고 있다.
양자홀효과에는 무엇이 있는가? 자기저항소자는 자기장에 의하여 저항이 감소하는 특징이 있으며, 자기장효과에 의하여 전기적인 특징은 나타내는 양자홀현상에 의해서 관측되어진다. 양자홀효과에는 양자정수홀효과, 양자분수홀효과와 양자이상홀효과가 있다. 양자정수홀효과는 에너지가 정수화되어 있다는 의미이다.
양자분수홀효과는 무엇인가? 에너지가 양자화되어 있다는 것은 에너지 값을 아무 값이나 모두 가질 수 있는 것이 아니라 어떤 가장 작은 단위의 정수배의 에너지만 가질 수 있다는 것으로 양자역학의 개념적인 용어이다. 양자분수홀효과는 전자들이 극저온에서 강자기장이 걸리면 강하게 끌어당겨 일종의 유체처럼 행동하는 현상을 의미한다. 전자들이 강한 자기 마당(장) 안에서 서로 작용하여서 전자의 전하의 조각을 갖는 새로운 알갱이(입자)를 형성하는 것이 발견되었으며, 1998년 새로운 형태의 양자유체(量子流體)를 발견하고 이를 분석해 낸 공로로, 로버트 러플린, D.
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참고문헌 (9)

  1. D. C. Paine, B. Yaglioglu, Z. Beiley, and S. Lee, "Amorphous IZO-based transparent thin film transistors", Thin Solid Films, Vol. 516, pp.5894-5898, 2008. 

  2. T. Oh, Tunneling Phenomenon of amorphous Indium-Gallium-Zinc-Oxide Thin Film Transistors for Flexible Display, EML, Vol. 11. pp.853-861, 2015. 

  3. N. Ito, Y. Sato, P.K. Song, A. Kaijio, K. Inoue, and Y. Shigesato, "Electrical and optical properties of amorphous indium zinc oxide films", Thin Solid Films, Vol. 496(1), pp.99-103, 2006. 

  4. K. K. Banger, Y. Yamashita, K. Mori, R. L. Peterson, T. Leedham, J. Rickard, and H. Sirringhaus, Lowtemperature, high-performance solution-processed metal oxide thin-film transistors formed by a 'sol-gel on chip' process, Nature Materials, Vol. 10, pp. 45-50, 2011. 

  5. Y. S. Jung, J. Y. Seo, D. W. Lee, and D. Y. Jeon, Influence of DC magnetron sputtering parameters on the properties of amorphous indium zinc oxide thin film, Thin Solid Films, Vol. 445, pp.63-71, 2003. 

  6. Li. et al., Magnetization switching using topological surface states, Sci. Adv. 5, eaaw3415, (2019) 

  7. L. Raniero, I. Ferreira, A. Pimentel, A. Goncalves, P. Canhola, E. Fortunato, and R. Martins, "Role of hydrogen plasma on electrical and optical properties of ZGO, ITO and IZO transparent and conductive coatings", Thin Solid Films, Vol. 511-512, pp. 295-298, 2006. 

  8. Cui-Zu Chang, Jinsong Zhang, Xiao Feng, Jie Shen, Zuocheng Zhang, Minghua Guo, Kang Li, Yunbo Ou, Pang Wei, Li-Li Wang, Zhong-Qing Ji, Yang Feng, Shuaihua Ji, Xi Chen, Jinfeng Jia, Xi Dai, Zhong Fang, Shou-Cheng Zhang, Ke He, Yayu Wang, Li Lu, Xu-Cun Ma, Qi-Kun Xue, Experimental observation of the quantum anomalous Hall effect in a magnetic topological insulator, Science, Vol. 340(6129), pp.167-237, 2013. 

  9. T. Oh and C. K. Choi, Comparison between SiOC thin film fabricated by using plasma enhance chemical vapor deposition and SiO2 thin film by using fourier transform infrared spectroscopy, Journal of the Korean Physical Society, Vol. 56, pp. 1150-1155, 2010. 

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