• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.308.2-308.2
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• 2014

최근 III-N계 물질 기반의 광 반도체 중 m-면 사파이어 기판을 사용하여 반극성 (11-22) GaN박막을 성장하는 광반도체의 발광효율을 높이려는 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 반극성 (11-22) GaN와 m-면 사파이어 기판과의 큰 격자상수 차이와 결정학적 이방성의 차이에 의해 많은 결정 결함이 발생하게 된다. 이러한 결정결함들은 반극성 LED소자내에서 누설전류 및 비발광 재결합, 순방향전압 등의 소자특성을 저하시키는 큰 요인이 되기 때문에 고효율 발광소자를 제작함에 있어 어려움을 야기시킨다. 이러한, 반극성 LED 소자의 효율 향상을 위해 결함 분석에 대한 연구를 주를 이루고 있는 상황으로, n-GaN층에 Si도핑에 관한 연구가 진행되고 있다. 이미 극성과 비극성에서는 n-GaN층에 Si이 도핑이 증가될수록 결정질이 향상되고, 양자우물의 계면의 질도 향상 되었다는 보고가 있다. 본 연구에서는 반극성 (11-22) GaN 기반의 발광소자를 제작함에 있어 n-GaN 층의 도핑 농도 변화를 통한 반극성 GaN 박막의 결정성 및 전기적 특성 변화에 따른 LED소자의 전계 발광 특성에 대한 연구를 진행하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 m-면 사파이어 기판에 $2.0{\mu}m$두께의 반극성 (11-22) GaN 박막을 저온 GaN완충층이 존재하지 않는 고온 1단계 성장법을 기반으로 성장하였다.[3] 이후, $2.0{\mu}m$ 반극성 (11-22) GaN 박막 위에 $3.5{\mu}m$ 두께의 n-GaN 층을 성장시켰다. 이때, n-형 도펀트로 SiH4 가스를 4.9, 9.8, 19.6, 39.2 sccm으로 변화하여 성장하였다. 이 4가지 반극성 (11-22) n-GaN 템플릿을 이용하여 동일 구조의 InGaN/GaN 다중양자우물구조와 p-GaN을 성장하여 LED 구조를 제작하였다. X-선 ${\omega}$-rocking curve를 분석한 결과, 이러한 특성은 반극성 (11-22) n-GaN층의 Si 도핑농도 증가에 따라서 각 (0002), (11-20), (10-10) 면에서 결정 결함이 감소하고, 반극성 (11-22) n형 GaN템플릿을 이용하여 성장된 반극성 GaN계 LED소자는 20mA인가 시 도핑 농도 증가에 따라 9.2 V에서 5.8 V로 전압이 감소하였으며 역방향 전류에서도 누설전류가 감소함이 확인되었다. 또한, 전계 발광세기도 증가하였는데, 이는 반극성 n형 GaN박막의 실리콘 도핑농도 증가에 따라 하부 GaN층의 결정성이 향상과 더불어 광학적 특성이 향상되고, n형 GaN층의 전자 농도 및 이동도의 동시 증가에 따라 전기적 특성이 향상 됨에 따라 LED소자의 전계 발광 특성이 향상된 것으로 판단된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.1189-1196
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• 2015

본 논문에서는 GPS/WiMAX/WLAN 시스템에 적용 가능한 다중밴드 대역을 갖는 모노폴 안테나를 설계, 제작 및 측정 하였다. 제안된 안테나는 마이크로스트립 급전을 바탕으로 두 개의 사각 링과 한 쌍의 L 선로로 구성되어 삼중 대역의 특성을 갖도록 설계하였다. 최적화된 수치를 얻기 위해 상용 툴인 HFSS을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 제안된 안테나는 $27.0{\times}54.0{\times}1.0mm3$의 크기로 유전율 4.4인 RF 4 기판 위에 제작되었다. 제작 결과, 제안된 안테나는 -10dB 임피던스 대역폭을 기준으로 300 MHz(1.325~1.625 GHz), 400 MHz (2.275~2.675 GHz), 그리고 600 MHz (3.15~3.75 GHz)의 대역폭을 얻었다. 또한 제안된 안테나는 요구되는 3개 대역에서 측정된 이득과 방사패턴의 특성을 얻었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권11호
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• pp.91-96
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• 2010

본 논문에서는 hook형 패치를 이용한 무선 USB 동글(dongle)용 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 hook형 패치에 모노폴 element를 결합시켜 다중 대역 특성을 구현하였다. 안테나의 전체 크기는 $10mm{\times}50mm{\times}0.8mm$ 이고, 유전율 4.6, loss tangent가 0.025인 FR-4기판 위에 설계되었다. 50옴 동축케이블을 이용하여 급전하였으며, 반사계수 측정 결과 -10 dB를 기준으로, 2.4 GHz - 2.5 GHz, 3.4 GHz - 3.6 GHz, 5.15 GHz - 5.825 GHz 대역에서 공진 특성을 가지는 것을 확인하였다. 또한 측정된 안테나 복사패턴은 전 주파수에서 전방향성 특성을 보였다. 따라서 제안된 안테나는 WLAN, WiMAX, Bluetooth를 대역을 지원하는 소형 무선 USB 동글 장치에 적합할 것으로 사료된다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.142-146
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• 2014

본 논문에서는 4중대역 GSM/DCS/PCS/Bluetooth에서 동작 가능한 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 소형화하여 광대역의 특성을 얻기 위해 모노폴 안테나를 기반으로 대수주기 톱니 형 사다리꼴 패치 안테나 안에 슬릿을 부설하였고, 다중 대역을 만족시키기 위해 마이크로 스트립 라인으로 설계하였다. 비유전율 4.4, 두께가 1 mm(GND포함), $35mm{\times}75mm$의 크기를 갖는 기판에 $35mm{\times}20mm$ 크기의 안테나를 설계하였으며, 제안된 안테나는 전 대역에서 임피던스 대역폭(VSWR ${\leq}$ 3)을 만족하고, 공진주파수는 920 MHz, 1.97 GHz, 2.45 GHz이며, 최대이득은 각각 1.92 dBi, 3.26 dBi, 3.97 dBi의 값으로 측정 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.414-414
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• 2013

InGaAlAs/InP은 $1.3{\sim}1.55{\mu}m$ 레이저 다이오드 응용을 위한 InGaAsP/InP를 대체하기 위한 물질로 많은 관심을 받아왔다. 디지털 합금 InGaAlAs 다중양자우물(multiple quantum wells: MQWs) 시료는 MBE (molecular beam epitaxy) 장비를 이용하여 n-InP 기판 위에 성장하였다. 양자우물과 장벽은 각각 (InGaAs)0.8(InAlAs)0.2와 (InGaAs)0.4(InAlAs)0.6 SPSs (short-period superlattices)로 $510^{\circ}C$에서 성장하였다. 발광특성을 향상시키기 위하여 질소분위기에서 $700^{\circ}C$ $750^{\circ}C$ 또는 $800^{\circ}C$에서 30초간 열처리(rapid thermal annealing: RTA)하였다. RTA 온도에 따른 디지털 합금 InGaAlAs MQWs의 발광특성을 분석하기 위해 PL (photoluminescence)과 TRPL(time-resolved PL)을 이용하였다. RTA 온도에 따른 InGaAlAs MQWs 시료의 발광 메카니즘 및 운반자 동력학을 연구하기 위하여 발광파장 및 온도에 따른 TRPL을 측정하였다. 저온(10 K)에서 PL 피크는 RTA 온도를 $700^{\circ}C$에서 $750^{\circ}C$로 증가하였을 때 1,242 nm에서 1,245 nm로 장파장 영역으로 이동하였다가 $800^{\circ}C$에서 열처리하였을 때 단파장 영역으로 이동하여 1,239 nm에서 나타났다. 또한 PL 세기는 RTA 온도를 증가함에 따라 증가함을 보이다가 RTA 온도를 $800^{\circ}C$로 증가하였을 때 PL 세기는 감소하였다. 발광소자 개발을 위한 InAlGaAs MQWs 시료의 최적의 열처리 조건을 이러한 PL과 TRPL 결과로부터 결정할 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.455-462
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• 2015

본 논문에서는 해상 조난 시 조난자의 정확한 위치를 파악하고, 신속한 구조를 위하여 팽창식 구명조끼에 장착이 가능하면서 COSPAS-SARSAT 주파수 대역, GPS 대역과 VHF-DSC 대역에서 동작하는 다중대역 안테나를 제안하였다. GPS 대역의 안테나는 사각형 슬롯 링(square slot-ring) 형태의 평판 안테나로 구현을 하였고, COSPAS-SARSAT 및 VHF-DSC 안테나는 미앤드 구조의 다이폴 안테나로 구현을 하였다. 구명조끼에 장착이 가능하여야 하므로 유연성 확보를 위해 안테나를 0.2 mm 두께의 FR-4 기판 및 선형 도선으로 구현하였다. 제작된 안테나는 COSPAS-SARSAT, GPS, VHF-DSC 대역에서 각각 -14.6 dB, -30.9 dB, -18 dB의 반사손실을 나타내었으며, COSPAS-SARSAT, GPS 대역에서의 이득은 각각 0.83 dBi, 2.1 dBi로 나타났다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.471-472
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• 2015

본 논문에서는 다중 도파기를 사용하여 직렬 급전 다이폴 쌍 안테나의 이득을 향상시키는 설계방법에 대하여 연구하였다. 직렬 급전 다이폴 쌍 안테나의 두 번째 다이폴 위에 스트립 형태의 도파기가 위치하며 두 번째 다이폴의 길이와 도파기의 갯수에 따른 입력 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave) 대역폭과 이득의 변화를 분석하였다. 1.7-2.7 GHz 대역에서 8 dBi 이상의 이득을 갖도록 최적화하였으며, 3개의 도파기를 가진다. 최적화된 안테나는 FR4 기판 상에 $86.2mm{\times}152.3mm$ 크기로 설계되었으며, VSWR < 2인 대역이 1.67-2.79 GHz이고 이득이 8 dBi 이상인 대역은 1.69-2.72 GHz이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.323-323
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• 2014

기존의 태양전지 기술은 기술 장벽이 매우 낮고 대량 생산을 통한 단가 절감하는 구조를 가지고 있어 대규모 자본을 가진 후발 기업에게 잠식되기 쉽다. 그러나, III-V족 화합물 반도체를 이용한 집광형 고효율 태양전지는 기술 장벽이 매우 높은 기술 집약 산업이므로 독자적인 기술을 확보하게 되면 독점적인 시장을 확보 할 수 있어 미래 고부가 가치 산업으로 적합하다. 특히 III-V족 화합물 반도체 태양전지는 III족 원소(In, Ga, Al)와 V족 원소(As, P)의 조합으로 0.3 eV~2.5 eV까지 밴드갭을 가지는 다양한 박막 제조가 가능하여 다양한 흡수 대역을 가지는 태양전지 제조가 가능하기 때문에 다중 접합 태양전지 제작이 가능하다. 또한 III-V 화합물 반도체는 고온 특성이 우수하여 온도 안정성 및 신뢰성이 우수하고, 또한 집광 시 효율이 상승하는 특성이 있어 고배율 집광형 태양광 발전 시스템에 가장 적합하다. Si 태양전지의 경우 100배 이하의 집광에서 사용하나, III-V 화합물 반도체 태양전지의 경우 500~1000배 정도의 고집광이 가능하다. 이러한 특성으로 III-V 화합물 반도체 태양전지 모듈 가격을 낮출 수 있고, 따라서 Si 태양전지 시스템과 비교하여 발전 단가 면에서 경쟁력을 확보할 수 있다. III-V 화합물 반도체는 다양한 밴드갭 에너지를 가지는 박막 제조가 용이하고, 직접천이(direct bandgap) 구조를 가지고 있어 실리콘에 비해 광 흡수율이 높다. 또한 터널정션(tunnel junction)을 이용하면 광학적 손실과 전기적 소실을 최소화 하면서 다양한 밴드갭을 가지는 태양전지를 직렬 연결이 가능하여 한 번의 박막 증착 공정으로 넓은 흡수대역을 가지며 효율이 높은 다중접합 태양전지 제작이 가능하다. 이에 걸맞게 본연구에서는 화학기상증착장치(MOCVD)를 이용하여 InAsP 나노선을 코어 쉘 구조로 성장하여 태양전지를 제작하였다. P-type Dopant로는 Disilane (Si2H6)을 전구체로 사용하였다. 또한 Benzocyclobutene (BCB) 폴리머를 이용하여 Dielectric을 형성하였고 Sputtering 방법으로 증착한 ZnO을 투명 전극으로 사용하여 나노선 끝부분과 실리콘 기판에 메탈 전극을 형성하였다. 이를 통해 제작한 태양전지는 솔라시뮬레이터로 측정했을때 최고 7%에 달하는 변환효율을 나타내었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.231-231
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• 2008

최근 인터넷의 보급과 함께 고화질 및 양방향 TV, VOD 방송, 화상 전화 등의 멀티미디어 시대가 열리면서 초고속 통신 시스템에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 화상이나 동영상 같은 대량의 정보가 졸은 품질 및 빠른 속도로 전달될 수 있는 통신 시스템의 필요성이 대두됨에 따라 가장 효율적인 고속 전송 수단으로 광통신이 이용되고 있으며 그에 따른 광통신 능 수동 소자 개발에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 이러한 광통신 소자 중 원하는 빛을 선택적으로 투과하고 반사할 수 있는 flat-band pass(FP) filter의 역할이 중요한 부분을 차지하고 있다. 본 논문에서는 IR 영역에서 투과성이 우수한 칼코게나이드 물질을 이용해 l 차원 광자결정구조의 FP-filter를 설계, 제작하고 그에 대한 특성을 평가하였다. 시료는 5N의 순도를 갖는 As, Se, Te 물질을 준비하고 $As_xSe_yTe_z$를 조성비에 맞추어서 석영관에 진공 봉입한 후 용융 혼합하여 $As_{33}Se_{67}$과 $As_{40}Se_{25}Te_{35}$ 조성의 두 가지 비정질 벌크를 제작하였다. 제작된 시료의 굴절률은 ellipsometer을 사용하여 측정하였고, 본 연구진이 자체 개발한 계산툴에 따라 다중층막 구조를 설계하였다. 열 증착법을 이용하여 설계된 구조에 맞게 기판에 올리는 방법으로 1차원 광자결정 구조의 다중층막 샘플을 제작하였고 UV-Vis-IR Spectroscopy를 사용하여 반사도와 투과도를 측정하였다. 광통신용 L/C 밴드 주파수 범위에서 투과성이 우수한 칼코게나이드 박막의 1차원 광자결정 구조는 FP-filter등의 소자로써 유용하게 사용될 수 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.330-338
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• 2011

본 논문에서는 다중 스위치를 이용한 전류모드 벅-부스트 컨버터의 벅-부스트 컨버터를 제안하였다. 제안한 컨버터는 넓은 출력 전압 범위와 높은 전류 레벨에서 높은 전력 변환 효율을 갖기 위해 PWM 제어법을 이용하였다. 제안한 컨버터는 최대 출력전류 300mA, 입력 전압 3.3V, 출력 전압 700mV~12V, 1.5MHz의 스위칭 주파수, 최대효율 90% 갖는다. 또한, dc-dc 컨버터의 신뢰성과 성능을 향상시키기 위해 보호회로를 추가하였다. 그리고 Deep-submicron 공정 기술을 이용한 ESD 보호회로를 제안하였다. 제안된 보호회로는 게이트-기판 바이어싱 기술을 이용하여 낮은 트리거 전압을 구현하였다. 시뮬레이션 결과는 일반적인 ggnmos의 트리거 전압(8.2V) 에 비해 고안된 소자의 트리거 전압은 4.1V 으로 더 낮은 트리거 전압 특성을 나타냈다.