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Tri-Band Folded Monopole Antenna Design with MNG Single Cell Metamaterial Loading (MNG 단일셀 메타매질 부하를 갖는 삼중대역 폴디드 모노폴 안테나 설계)

  • Lee, Young-Hun
    • Journal of IKEEE
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    • v.22 no.1
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    • pp.127-135
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    • 2018
  • This paper was studied the tri-band folded monopole antenna design with Mu-negative metamaterial unit cell, which operates at 700 MHz UHD broadcast band and 2.45 GHz/5 GHz WiFi band. The MNR metamaterial is fabricated by forming a capacitor on the backside of the antenna substrate and connecting it to the ground plane through a strip line and a via hole so that a single cell can operate in the MZR (Mu zero resonator). Through this, the resonance point can be controlled to resonate in the zero mode in 700 MHz band, and the bandwidth is improved. Experimental results show that the 10dB bandwidth and gain are 309 MHz (41.2%) and 5.298 dB at the first resonance point, and the 10dB bandwidth and gain at the second resonance point are 821.9 MHz (33.5%) and 2.7840 dB respectively. At the third resonance point, the gain and bandwidth were 1.1314 GHz (20.6%) and 2.9484 dB respectively. We confirmed that the resonance point with theoretical value is in agreement with experimental value. And the radiation pattern is generally omnidirectional, and it has been confirmed that the radiation pattern is good in both forward and backward directions at 0.75 GHz and 2.45 GHz, and has a radiation pattern with multiple lobes at 5.5 GHz.

Distribution Behavior of Ni between CaO-SiO2-Al2O3-MgO Slag and Cu-Ni Alloy (CaO-SiO2-Al2O3-MgO 슬래그와 Cu-Ni합금 사이의 Ni 분배거동)

  • Han, Bo-Ram;Sohn, Ho-Sang
    • Resources Recycling
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    • v.24 no.1
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    • pp.35-42
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    • 2015
  • To obtain the fundamental information on the dissolution of nickel into the slag in the pyrometallurgical processes for treatment of wasted PCB, the distribution ratios of nickel between CaO-$SiO_2-Al_2O_3$-MgO slag and copper-5 wt%Ni alloy were measured at 1623 K to 1823 K under a controlled $CO_2$-CO atmosphere. The distribution ratio of Ni increased linearly with increasing oxygen partial pressure. Therefore, the dissolution reaction of nickel into the slags could be described by the following equation; $$Ni(l)_{metal}+\frac{1}{2}O_2(g)NiO(l)_{slag}$$ The distribution ratio of Ni increased linearly with increasing content of basic oxides(CaO and MgO) in slag. However, the distribution ratio of Ni decreased linearly with increasing temperature. From these results, the empirical equation of distribution ratio of Ni was obtained by the following equation from the analysis of experimental conditions by multiple regression. $${\log}L_{Ni}=0.4000{\log}P_{O2}-5.1{\times}10^{-4}T+0.3375\(\frac{X_{CaO}+X_{MgO}}{X_{SiO2}}\)$$

Solid surface smoothing and etching by gas cluster ion beam (가스 클러스터 이온빔을 이용한 고체 표면 평탄화 및 식각에 대한 연구)

  • 송재훈;최덕균;최원국
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.12 no.1
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    • pp.55-63
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    • 2003
  • A 150 kV gas cluster ion accelerator was constructed and the cluster sizes of $CO_2$ and $N_2O$ gases were measured using time-of-flight mast spectrometry. Through isolated cluster ion impact on a HOPG, hillock with 1 nm height and a few tenth m in diameter were found to be formed by an atomic force microscope. When monomer ion beams were irradiated on the hillocks existed on a ITO surface, they became sharper and the surface became rougher. But they changed into round-shaped ones by cluster ion irradiation and the surface became smooth after the irradiation of $5\times10^{-14}\textrm{cm}^2$ at 25 kV. As the cluster ion dose was varied, the change of surface morphology and roughness of Si was examined. At the lower dose, the density of hillocks and surface roughness were increased, called surface embossment process. And then after the critical dose at which the area of the formed hillocks equals to the unirradiated area, the sputtering from the hillocks was predominantly evolved, and dislocated atoms were diffused and filled among the valleys, called surface sputtering and smoothing process. At the higher ion dose, the surface consisting of loosely bounded atoms was effectively sputtered into the depth and etching phenomenon was happened, called surface etching process.

수직형 발광다이오드의 표면패턴 밀도 증가에 따른 광추출 효율 향상에 관한 연구

  • Jeong, Ho-Yeong;Kim, Su-Jin;Kim, Gyeong-Heon;An, Ho-Myeong;Kim, Tae-Geun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.416-417
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    • 2013
  • 최근 질화물계 발광다이오드(light emitting diode, LED) 소자는 핸드폰, 스마트 TV 등의 디스플레이 분야와 실내외조명, 감성조명, 특수조명 등의 조명분야에 그 응용분야가 급속히 확대되고 있다. 이러한 LED 소자는 에너지 절감과 친환경에 장점을 가지고, 가까운 미래에 조명시장을 대체할 것으로 예상된다. 이를 만족하기 위해서는 현재보다 더 높은 효율을 갖는 LED 개발이 요구되어지고 있는 상황이다. 일반적으로 질화물계 LED 소자의 효율은 내부양자 효율, 광추출 효율 등으로 나타낼 수 있다. 내부 양자효율은 성장된 결정의 질의 개선 및 다층의 이종접합 또는 다중양자우물 구조와 같이 활성층의 캐리어 농도를 높이는 접합구조로 설계되어 80% 이상의 효율을 나타낸다. 그러나 광추출 효율은 이에 미치지 못하고 있다. 이는 반도체 재료의 높은 굴절률로 인하여 빛이 외부로 탈출하지 못하고 내부로 반사되거나 물질 안에서 흡수가 일어나기 때문이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 연구 그룹들은, 표면에 패턴 형성하여 빛의 전반사를 줄여 그 효율을 올리는 연구결과를 보고하고 있다. 대표적인 방법으로는 wet etching, 전자빔 리소그라피, 나노임프린트 리소그라피, 레이저 홀로 리그라피, 나노스피어 리소그라피 등이 사용되고 있다. 이 중, 나노스피어 리소그라피는 폴리스틸렌 혹은 실리카 등과 같은 나노 크기의 bead를 사용하여 반도체 기판 표면에 단일층으로 고르게 코팅한 마스크로 사용하여 패턴을 주는 방법이다. 이 방법의 장점으로는 대면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있고, 공정비용이 저렴하여 양산하기에 적합하다는 특징이 있다. 나노스피어 리소그라피를 통해서 표면에 생성된 패턴 모양의 각도에 따라서, 식각되는 깊이에 변화에 따라 실험한 결과들은 있지만, 아직까지 크기가 다른 나노입자들의 마스크 이용하여 형성된 패턴 밀도에 따른 광 추출 효과에 대한 연구가 많이 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 크기의 실리카로 패턴을 형성시켜 패턴 밀도에 대한 광추출 효율의 효과에 대해서 조사하였다. 실험 방법으론, DI, 에탄올, TEOS, 암모니아의 순서대로 그 혼합 비율을 조정하여 100, 250, 500 nm 크기의 나노입자를 합성하였고 이것을 질화물계 LED의 표면 위에 단일층으로 스핀코팅 방법을 통해 코팅을 하였다. 그 후 ICP-RIE 방법으로 필라 패턴을 형성하였는데, 그 결과 100 nm SiO2 입자를 이용한 경우 $4.5{\times}10^9$/$cm^2$, 250 nm의 경우 $1.4{\times}10^9$/$cm^2$, 500 nm의 경우 $0.4{\times}10^9$/$cm^2$의 패턴의 밀도를 보여주었다(Fig. 1). 패턴의 밀도에 따라 전계광학적 특성을 확인하여 보았는데, 그 결과는 평평한 표면과 비교하였을 때 100 nm에서 383%, 250 nm에서는 320%, 500 nm에서는 244% 상승하는 결과를 보여주었다(Fig. 2). 이번 실험을 통해서 LED의 광추출 효율은 표면 모양과 깊이 뿐 아니라 밀도가 커질수록 그 효율이 올라간다는 사실을 알 수 있었다.

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Optical and Electrical Characteristics of GaN-based Blue LEDs after Low-current Stress (GaN계 청색 발광 다이오드에서 저전류 스트레스 후의 광 및 전기적 특성 변화)

  • Kim, Seohee;Yun, Joosun;Shin, Dong-Soo;Shim, Jong-In
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.23 no.2
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    • pp.64-70
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    • 2012
  • We analyzed the changes in electrical and optical characteristics of 1 $mm^2$ multiple-quantum-well (MQW) blue LEDs grown on a c-plane sapphire substrate after a stress test. Experiments were performed by injecting 50 mA current for 200 hours to TO-CAN packaged sample chips. We selected the value of injection current for stress through the junction-temperature measurement by using the forward-voltage characteristics of a diode to maintain a sufficiently low junction temperature during the test. The junction temperature at the selected injection current of 50 mA was 308 K. Experiments were performed under the assumption that the average junction temperature of 308 K did not affect the characteristics of the ohmic contact and the GaN-based materials. Before and after the stress test, we measured and analyzed current-voltage, light-current, light distribution on the LED surface, wavelength spectrum and relative external quantum efficiency (EQE). After the stress test, it was observed experimentally that the optical power and the relative EQE decreased. We theoretically investigated and experimentally proved that these phenomena are due to the increased nonradiative recombination rate caused by the increased defect density.

Design of an Offset Interdigital Filter Based on Multi-Port EM Simulated Y-Parameters (EM 시뮬레이션 기반 다중 포트 Y-파라미터를 이용한 변위된 인터디지털 여파기 설계)

  • Lee, Seok-Jeong;Oh, Hyun-Seok;Jeong, Hae-Chang;Yeom, Kyung-Whan
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.22 no.7
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    • pp.694-704
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    • 2011
  • In this paper, we present a design of a 5th order Chebyshev interdigital band-pass filter using inverter and susceptance slope parameter values obtained from EM simulated multi-port Y-parameters. The shifted length of the resonator is determined when the frequency of the transmission zero is separated far away from the center frequency. For the initial dimensions of the interdigital filter, the filter is decomposed into the individual resonators, and the dimensions are obtained using EM Simulation of the decomposed resonators. However, the interdigital filter with the dimensions determined from the EM simulation of the decomposed resonators shows slightly distorted response from the desired frequency response due to the coupling between non-adjacent resonators. To obtain a EM simulation dataset, EM simulation for this filter is carried out by parameter sweep with constant ratio for the initial values. In this dataset, it is determined the final values for the filter by optimization. The fabricated filter by PCB shows an upper-shift of center frequency of about 70 MHz, which was caused by permittivity changed and tolerance of fabrication.

산화아연 투명전극의 패터닝 및 나노막대 구조를 이용한 질화갈륨계 LED의 광추출효율 향상에 대한 연구

  • Park, Ji-Yeon;Son, Hyo-Su;Choe, Nak-Jeong;Lee, Jae-Hwan;Han, Sang-Hyeon;Lee, Seong-Nam
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.313-313
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    • 2014
  • GaN계 물질 기반의 광 반도체는 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있고, 효율 증대를 위한 에피, 소자 구조 및 패키지 등의 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 투명 전극을 이용한 광 추출 효율의 증가에 대한 연구는 전체 외부양자효율을 증가시키는 중요한 기술로 각광을 받고 있다. 이러한 투명전극은 가시광 영역의 빛을 투과하면서도 전기 전도성을 갖는 기능성 박막 전극으로 산화인듐주석이 널리 사용되고 있으나 인듐 가격의 상승과 산화인듐주석 전극 자체의 크랙 특성으로 인하여 많은 문제점이 지적되고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 GaN계 발광 다이오드에 있어서 산화인듐주석 투명 전극의 대체 물질들에 대한 많은 연구들이 활발하게 이루어 지고 있다. 특히, 투명전극 층으로 사용되는 산화인듐주석 대체 박막으로 산화아연에 대한 연구가 각광을 받고 있는 실정이다. 또한, 발광 다이오드의 효율 증가를 위해 발광소자에 표면 요철 구조 형성과 나노구조체 형성 등 박막 표면의 구조 변화를 통한 광추출효율 향상에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 산화아연 박막을 투명전극으로 사용하였으며 광추출효율 향상을 위해 산화아연 투명전극에 패터닝을 형성하고, 그 위에 산화아연 나노막대를 형성하여 기존에 사용하던 산화아연 투명전극보다 우수한 추출효율 및 전류 퍼짐 향상 구조를 제안하고 이에 따른 LED 소자의 광추출효율 향상을 연구하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 c-면 사파이어 기판에 n-GaN, 5주기의 InGaN/GaN 다중양자우물 구조 및 p-GaN의 간단한 LED구조를 성장한 후, p-GaN층 상부에 원자층 증착법을 이용하여 투명전극인 산화아연 박막을 60 nm 두께로 증착하였다. 산화아연 투명전극만 증착한 LED-A와 이후 0.1% HCl을 이용한 습식식각을 통하여 산화아연 투명전극에 육각형 모양의 패턴을 형성한 LED-B, 그리고 LED-B위에 전기화학증착법을 이용하여 $1.0{\mu}m$의 산화아연 나노 막대를 증착한 LED-C를 제작하였다. LED-A, -B 및 -C에 대한 표면 구조는 SEM이미지를 통하여 확인한 바 산화아연의 육각 패턴과 그 상부에 산화아연의 나노막대가 잘 형성된 것을 확인하였다. I-L 분석으로부터 패턴이 형성되지 않은 산화아연 투명전극으로만 구성된 LED-A에 비하여 산화아연 투명 전극에 육각 패턴을 형성한 LED-B의 전계 발광 세기가 더욱 큰 것을 확인하였다. 또한, 육각 패턴에 산화아연 나노막대를 성장시켜 융합구조를 형성한 LED-C에서는 LED-B와 -A보다 더 큰 전계 발광세기를 확인할 수 있었다. 특히, 인가 전류가 고전류로 갈수록 LED-C의 발광세기가 더욱 강해지는 것으로 효율저하현상 또한 나노융합구조의 LED-C에서 확인할 수 있었다. 이는 기존 산화아연 투명전극에 육각형의 패턴 및 나노막대융합구조를 형성할 경우 전류퍼짐현상을 극대화 할 뿐 아니라, 추가적인 광추출효율 향상 효과에 의해 질화갈륨 기반LED 소자의 광효율이 증가된 것으로 판단된다.

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$1{times}8$ Array of GaAs/AlGaAs quantum well infrared photodetector with 7.8$\mu\textrm{m}$ peak response ($1{times}8$ 배열, 7.8 $\mu\textrm{m}$ 최대반응 GaAs/AlGaAs 양자우물 적외선 검출기)

  • 박은영;최정우;노삼규;최우석;박승한;조태희;홍성철;오병성;이승주
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.9 no.6
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    • pp.428-432
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    • 1998
  • We fabricated 1$\times$8 array of GaAs/AlGaAs quantum well infrared photodetectors for the long wavelength infrared detection which is based on the bound-continuum intersubband transition, and characterized its electrical and optical properties. The device was grown on SI-GaAs(100) by the molecular beam epitaxy and consisted of 25 period of 40 ${\AA} $ GaAs well and 500 ${\AA} $ $Al_{0.28} Ga_{0.72}$ As barrier. To reduce the possibility of interface states only the center 20 ${\AA} $ of the well was doped with Si ($N_D=2{\times}10^{18} cm^{-3}$). We etched the sample to make square mesas of 200$\times$200 $\mu\textrm{m}^2$ and made an ohmic contact on each pixel with Au/Ge. Current-voltage characteristics and photoresponse spectrum of each detector reveal that the array was highly uniform and stable. The spectral responsivity and the detectivity $D^*$ were measured to be 180,260 V/W and $4.9{\times}10^9cm\sqrt{Hz}/W$ respectively at the peak wavelength of $\lambda$ =7.8 $\mu\textrm{m}$ and at T=10 K.

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Design and SAR Analysis of Broadband Monopole Antenna Using Loop and T-Shaped Patches (사각 루프와 T자형 패치를 결합한 광대역 평면형 모노폴 안테나 설계 및 SAR 분석)

  • Jang, Ju-Dong;Lee, Seungwoo;Kim, Nam;Choi, Dong-Geun
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.24 no.1
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    • pp.1-10
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    • 2013
  • In this paper, a broadband planar monopole antenna for multi-band services is proposed. The physical size of the proposed antenna is miniaturized by folding a rectangular loop. And a resonance point in the 3.9 GHz band is reduced by a coupling phenomenon with the central part of the T-shaped patch and the folded rectangular loop. In addition, the T-shaped patch is inserted to the rectangular shaped monopole antenna due to deriving the broadband frequency characteristics. The frequency characteristic is optimized by adjusting the gap and length of the folded rectangular loops and a transverse diameter of the T-shaped patch. The antenna dimensions including the ground plane are $40{\times}60{\times}1.6mm^3$. It is fabricated on the FR-4 substrate(${\epsilon}_r$=4.4) using a microstrip line of $50{\Omega}$ for impedance matching. In the measured result, the bandwidth corresponding to the VSWR of 2:1 is 162 MHz(815~977 MHz) and 2,530 MHz(1.43~3.96 GHz). For analyzing the human effect by the proposed antenna, 1 g and 10 g averaged SARs are simulated and measured. As the simulated results, 1 g-averaged SAR is 1.044 W/kg, and 10 g-averaged SAR is 0.718 W/kg. This result are satisfied by the SAR guidelines which are 1.6 W/kg(1 g-averaged) and 2.0 W/kg(10 g-averaged).

Analysis Microstrip Patch Antenna of MIMO Structure (MIMO 구조의 마이크로스트립 패치 안테나 분석)

  • Kim, Sun-Woong;Park, Jung-Jin;Choi, Dong-You
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.40 no.5
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    • pp.944-949
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    • 2015
  • This study proposed a patch antenna with a MIMO structure which is applicable for wireless communication equipment by combining a single patch antenna with a multi port. The proposed MIMO patch antenna was designed through the TRF-45 substrate with a relative permittivity of 4.5, loss tangent equal to 0.0035 and dielectric high of 1.6 mm, and the center frequency of the antenna was 2.45 GHz in the ISM (Industrial Scientific and Medical) band. The proposed MIMO patch antenna had a 500 MHz bandwidth from 2.16 ~ 2.66 GHz and 24.1% fractional bandwidth. The return loss and VSWR were -62.05 dB, 1.01 at the ISM bandwidth of 2.45 GHz. The Wibro band of 2.3 GHz was -17.43 dB, 1.33, the WiFi band of 2.4 GHz was -31.89 dB, 1.05, and the WiMax band of 2.5 GHz was -36.47 dB, 1.03. The radiation patterns included in the bandwidth were directional, and the WiBro band of 2.3 GHzhad a gain of 4.22 dBi, the WiFi band of 2.4 GHz had a gain of 4.12 dBi, the ISM band of 2.45 GHz had a gain of 4.06dBi, and the WiMax band of 2.5 GHz had a gain of 3.9 6dBi.