본 논문에서는 PCS 기지국용 표면실장형 후진파 3dB 커플러의 회로설계, 제작 및 특성측정을 수행하였다. 제작된 커플러는 상용제품과 동일한 외형과 크기로 (0.56x0.35 Inches) 제작하여 1 : 1 로 대치가 가능하도록 하였으며, 동작주파수 1.75 ∼ 1.98GHz 대역에서 우수한 특성을 얻었다. 제작된 커플러의 특성은 삽입손실 0.295dB 이하, 분리도 -30.31dB 이하, 진폭균일도 0.05dB 이하, 위상균일도 0.02°이하, 입력 및 출력 임피던스 정합은 -30.08, -39.72 dB 이하의 특성을 나타냈다.

Wiener-Hopf 적분방정식으로부터 경계면 위의 전체파를 미지수로 하는 파수영역에서의 쌍적분 방정식을 얻는 기존의 유도과정을 검토하였다. 이러한 기존의 유도 과정은 결국 Wiener-Hopf 적분방정식으로부터 Helmholtz-Kirchhoff 적분방정식을 유도하는 과정임을 해석적으로 보였다.

Fiber dispersion을 이용한 소신호 응답특성으로부터 1.55㎛ strained MQW DFB 레이저의 linewidth enhancement factor α 및 fiber 분산을 측정하였다. 측정된 fiber 분산값은 16.766∼16.786ps/nm/km로 일반적인 단일모드 fiber의 분산값을 잘 나타내었다. 레이저의 실제 동작조건에서 α의 변화를 관찰하기 위하여 광출력의 변화에 따른 α의 변화를 측정하였는데 광출력 증가에 따라 α값도 선형적으로 증가함을 알 수 있었다. 이 결과로부터 아직까지의 어떤 측정보다도 정확히 non-linear gain에 의한 α의 변화를 설명할 수 있었다.

E-beam 장비로 ZnS:Mn/Zns:Tb 2층 구조의 TFEL 소자를 제작하여 전기, 광학적 특성을 조사하였다. ITO 투명전극과 ATO 절연체가 증착된 유리기판(corning 7059 glass) 위에 E-beam 장비를 이용하여 ZnS:Mn, ZnS:Tb 형광체를 각각 3000 A로 증착하여 총 두께 6000 Å 갖도록 제작하였다. ZnS:Mn/ZnS:Tb TFEL 소자의 스펙트럼은 Mn/sup 2+/ 이온과 Tb/sup 3+/ 이온의 고유한 발광 스펙트럼을 모두 포함하여 540㎚에서 640㎚에 이르는 매우 넓은 범위의 발광 스펙트럼을 나타내었다. 휘도는 인가전압의 크기가 112V에서부터 급격히 증가하여 155 V에서 포화 휘도 1025 Cd/㎡를 나타내었고 최대 전압 185 V에서의 휘도는 2080 Cd/㎡이었다. Capacitance-voltage(C-V) 및 transferred charge-phosphor voltage(Q/sub t/-V/sub p/) 특성으로부터 형광층 capacitance (C/sub p/)와 절연층 capacitance (C/sub i/)가 각각 13.5 nF/㎠, 60 nF/㎠됨을 알 수 있었고, 인가전압의 최대치를 155 V에서 185 V로 증가시킬수록 TFEL 소자의 문턱전압(V/sub thl/)이 126 V에서 93 V로 감소함을 알 수 있었다. 이것은 인가전압을 증가시킬수록 polarization charge가 증가되고 polarization charge에 의해 형성된 형광체 내부전압이 증가되었기에 문턱전압이 감소한 것이다. 또한 처음으로 문턱전압에 관한 수식을 제안하였으며 문턱전압의 이론치와 실험치가 일치하는 것을 확인하였다.

낮은 전압에서 고속으로 동작이 가능한 고속 비반전 SOI 버퍼 회로를 제안하였다. 제안된 버퍼 회로는 효율적으로 연결된 보조 MOS 트랜지스터를 경유하여 바디 전압이 동적으로 제어된다. 소자 시뮬레이션을 수행하여 바디가 보조 MOS 트랜지스터로 제어되는 MOS 소자의 전류 구동능력을 보이고 기존의 다른 방식과 비교하였다. SPICE를 이용한 회로 시뮬레이션을 통하여 제안된 버퍼 회로의 지연시간 특성을 조사하고 같은 사양을 가진 기존의 SOI CMOS 버퍼 회로와 비교하였다. 같은 면적을 기준으로 하여 제안된 버퍼회로는 기존의 버퍼 회로에 비해 1.2 V의 동작전압과 2 pF의 부하용량에 대하여 약 36% 지연 시간 단축을 보였다.

본 논문에서는 본 연구진이 개발 중인 INPROS 3차원 반도체 공정 시뮬레이터 시스템에 이온주입된 불순물의 과도 확산(TED, transient enhanced diffusion) 기능을 첨가하여 수행한 계산 결과를 발표한다. 실리콘 내부에 이온주입된 불순물의 재분포를 시뮬레이션하기 위하여, 먼저 몬테카를로 방법으로 이온주입 공정을 수행하였고, 유한요소법을 이용하여 확산 공정을 수행하였다. 저온 열처리 공정에서의 붕소의 과도 확산을 확인하기 위하여, 에피 성장된 붕소 에피층에 비소와 인을 이온 주입시킨 후, 750℃의 저온에서 2시간 동안 열처리 공정을 수행하였다. 3차원 INPROS 시뮬레이터의 결과와 실험적으로 측정한 SIMS 데이터와 그 결과가 일치함을 확인하였다. INPROS의 점결함 의존성 과도 증속 확산 모델과 소자 시뮬레이터인 PISCES를 이용하여 역 단채널 길이 효과(RSCE, reverse short channel effect)를 시뮬레이션하였다.

저온 공정으로 제작되는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 활성층을 이중 활성층(a-Si/a-SiN/sub x/)으로 제작하는 공정을 제안하고 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 제작하였다. 본 논문에서는 활성층의 아래쪽 실리콘 박막에 약간의 질소기를 첨가한 후 그 위에 순수한 비정질 실리콘 박막을 증착하여 엑시머 레이저의 에너지로 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 사용하였다. 이중 활성층 (a-Si/a-SiN/sub x/)의 경우, 하부층의 NH₃/SiH₄ 유속비가 증가함에 따라, 상부 a-Si 층의 결정 성장이 촉진됨을 알 수 있었으나, n/sup +/ poly-SiN/sub x/ 층의 전도도 특성을 고려해 볼 때, NH₃/SiH₄ 유속비는 0.11의 상한치를 가짐을 알 수 있었다. 전계 방출 전류에 영향을 미치는 광학적 밴드갭의 경우, poly-Si 박막에 비해 증가하였으며, NH₃/SiH₄ 유속비가 0.11 이하에서도 0.1eV 정도의 증가를 보여, 이로 인하여 소자 제작시 전계 방출 전류가 억제될 것을 예상할 수 있다.

두도파로 구조와 세도파로 구조를 갖는 방향성 결합기의 crosstalk를 해석하고, 각 구조에 따른 장단점을 비교 평가하였다. 결합모드, 정상모드의 관계를 바탕으로 각 결합기 구조에 따른 crosstalk식을 유도하였으며, 유한 차분법, 빔 전송법등 모의전산을 통하여 유도식의 타당성을 검증하였다. 실용적인 측면에서 두도파로 방향성 결합기의 경우가 세도파로 결합기 어느 구조보다 crosstalk 측면, 광 결합길이 측면에서 볼 때 가장 유리함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 Fe가 0.015Wt.%도핑된 LiNbO₃ 결정에서 2광파혼합(TWM:Two-Wave Mixing)을 통한 입사각에 따른 결합계수, 기록빔의 세기비에 따른 이득, 회절효율, 시간응답특성에 대한 해석 및 실험을 통해 고밀도 광메모리 소자로서 응용하기 위한 특성을 제시한다. 실험결과 514.5nm 파장에서 본 결정의 경우 14°에서 최대 결합특성을 보였고 이때의 최대결합계수는 6.9cm/sup -1/이다. 그리고, 632.8nm 파장의 빔으로 판독시 두 결합빔의 세기비가 0.1이고, 입사각이 140 일 때, 54.13%의 최대 회절효율을 얻었으며, 격자고정시 회절효율은 21.4% 이다. 또한, Fe-LiNbO₃ 결정을 높은 회절효율을 갖는 광메모리 소자로 적용하기 위해 가장 우수한 회절특성을 보이는 조건에서 각도 다중화 방식과 공간 광학 변조기를 이용한 광정보 저장응용실험 결과를 제시하였다.

Ti:LiNbO$_3$ 광도파로위에 CPW 전극 구조를한 광변조기 내부칩을 제작한 후 일련공정에 따라 패키징 작업을 하였고 소자의 전기적특성과 광학적특성을 측정하였다. 광변조기 패키징을 위하여 페룰, 보조용 LN블럭 및 글래스, 진동 및 흡수용패드, 알루미나피더의 부분품을 사용하였으며 피그테일링, Au 와이어본딩, 에폭싱, SMA커넥팅, 실링 작업을 수행하였다. 전기적 특성에서 S/sub 21/은 -3 dB 점에서 9.8GHz의 값을, S/sub 11/은 14.4 GHz 대에서 -8.9 dB 값을 나타내었다. 광학적 특성은 제작된 광도파로가 1550nm 파장대에서 단일모드를 만족하였고, 패키지후 소자의 삽입손실은 실온에서 4.3 dB 이였으며, 소자를 온도감압챔버에 넣은후 5∼45℃까지 온도변화를 주었을 때 4.3∼6.4 dB의 삽입손실을 보였다. E-O bandwidth 응답은 3dB점에서 7.8GHz를 나타내어 10Gbps급 광통신시스템에 응용할수 있음을 확인하였다.

Escape cone 개념에 바탕을 둔 구조 해석을 통해 고휘도 LED의 설계 이론을 확립하였다. 확립된 설계이론에 근거하여 최근까지 개발된 중요한 고휘도 LED의 구조들을 비교/분석하였으며, 각각의 구조에서 출력결합효율을 대략적으로 계산하였다. Ohmic전극 영역에서의 광자 손실이 매우 심각한 것으로 알려진 AlGaAs 또는 InGaAIP LED의 경우, window layer(WL)와 transparent substrate(TS)를 활용하게 되면 전극에 의한 광자의 차폐효과가 크게 감소되어 발광효율이 크게 개선된다. 청색으로부터 녹색까지 상당히 넓은 영역에 걸친 발광특성을 갖는 InGaN LED 경우의 중요한 차이점의 하나는 WL를 사용하지 않으면서도 괄목할만한 발광효율을 얻어 낼 수 있다는 사실인데, 그 원인은 GaN와 같은 넓은 bandgap을 갖는 반도체의 경우 ohmic 전극에서의 광자의 손실이 상대적으로 미미하며 그 결과로 전극에 의한 광자의 차폐현상이 상대적으로 큰 문제가 되지 않기 때문인 것으로 분석된다.

단일 모드 반도체 레이저(DFB 레이저)를 5 GHz의 반복율로 이득 스위칭하여 얻은 광 펄스를 압축하여 변환 제한된 초단 광 펄스를 생성하였다. 이득 스위칭된 광 펄스의 최소 폭은 27 psec 이고 스펙트럼 폭은 1.1 nm로 펄스에 많은 선형 처핑과 비선형 처핑이 존재한다. 이를 대역폭이 펄스의 스펙트럼 폭보다 좁은 0.55 nm의 광 필터에 통과시켜 비선형 처핑을 제거하고 분산 보상 광섬유로 압축하여 7.1 psec의 광 펄스를 얻었다. 이때 펄스의 시간-대역폭 곱은 0.49로 변환 제한된 가우시안 펄스이다. 이러한 변환 제한된 광 펄스는 40 Gbit/s 광 시분할 다중화 방식 광통신용 광원으로 사용할 수 있다.