실제 만들어지는 반도체 소자에서는 한번에 고려하고 제어하기 어려운, 수많은 파라미터들이 존재하기 때문에 이상적인 특성을 기대할 수 없는 경우가 많습니다.

소자에서의 전기적 Hysteresis(히스테리시스) 특성도 그 중의 하나로 볼 수 있으며, 소자를 상용화하여 사용하기 위해 예측하기 힘든 특성들을 분석, 정량화, 제어할 수 있도록 해야 합니다. 특히 나노선 소자와 같이 채널 자체의 캐리어 외에도 전극과 나노선간의 접촉 특성이라던가, 보호(passivation)되지 않은 나노선 채널 부분에서의 가스 흡탈착 특성 등 고려할 수 있는 다른 요인들이 많은 소자에서는 이러한 전기적 히스테리시스 특성에 대한 연구가 흥미있는 주제가 될 수 있습니다. 본 연구실에서는 ZnO박막 트랜지스터 및 나노선 트랜지스터의 히스테리시스 특성을 계속 측정, 분석해오고 있으며, 기타 전기적 특성과 연관지어 연구를 진행하고 있습니다.

ZnO 나노선은 합성된 직후 상태에서는 Surface state가 불안정하며, oxygen defect과 Zn interstitial로부터 정의되는 n-type 반도체 성질을 보입니다. 이로 인해 이온 반응이 일어나기 매우 쉬운 상태이며, 질소 환경이 이온 반응을 차단하면서 소자의 전류 레벨을 안정하게 만드는 것을 그래프를 통해 볼 수 있습니다. 이 외에도 수소 가스 분자가 ZnO 나노선의 표면에 다가가면, ZnO 표면에 있는 흡착 산소와 만나 산화되고, 서로 반응한 뒤 남은 전자로 인해 가스 센서 소자의 저항이 줄어드는 것을 볼 수 있습니다. 이는 Gas sensor로서의 응용 가능성을 보여주는 것으로, 본 연구실에서는 기존에 Gas sensor로서 널리 쓰이고 있는 SnO2 나노선과 더불어 ZnO 나노선을 이용하여 Gas sensing을 위한 응용 소자를 제작하고 있습니다.

더불어 진공상태, 대기상태, 산소환경으로 구분하여 I-V커브를 측정함으로써 환경에 따른 나노선 특성을 파악할 수 있습니다. 특히 산소 환경에서는 산소 Defect을 끊임없이 보충하여 ZnO 내부의 전자와 결합하게 되어 결국 전류를 흐르게 하는 캐리어가 감소되는 결과를 유도하게 됩니다.