• 한국전자파학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.359-365
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• 2018

본 논문에서는 기존 단품 Printed Spiral Coil(PSC)의 외부 노이즈 결합의 저감을 위한 차폐 구조와 차폐된 PSC의 대역폭 개선을 위한 설계법이 제안되었다. 차폐 구조가 적용될 경우, PSC와 차폐 구조 사이의 기생 커패시턴스에 의한 공진현상으로 인해 단품 PSC 대비 전달함수 대역폭에 한계를 가지게 되며, Radio-Frequency Interference(RFI) 노이즈 원으로 가정된 $50{\Omega}$ 마이크로스트립 라인과의 전달함수 시뮬레이션을 통해 이를 확인하였다. 차폐된 PSC의 등가회로 모델을 통해 대역폭을 개선할 수 있는 방안을 제시하고, 3D field simulation을 이용한 사례 연구를 통해 방안의 타당성을 검증하였다. 제시된 방안을 기반으로 차폐 구조가 적용된 PSC 설계의 최적화를 수행하였으며, 측정 검증을 통해 전달함수가 보존되는 범위 내에서 전달함수의 대역폭이 개선됨을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.7283-7286
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• 2014

디스플레이를 위한 반도체 절연막으로 적합한 SiOC 박막의 특성을 살펴보기 위해서 스퍼터를 이용한 SiOC 박막을 증착하고 전기적인 특성을 조사하였다. SiOC 박막의 절연성은 열처리 온도에 따라서도 달라졌으며, 100도에서 열처리한 박막의 두께는 증가하고 굴절률은 감소하였으며, XRD의 비정질 특성이 높아지고, 커패시턴스의 감소와 누설전류가 감소하는 특성이 관찰되었다. SiOC 박막의 누설전류 감소의 특성은 절연막으로서의 특성이 개선되고 있다는 것을 의미하며, 두께의 증가현상 또한 누설전류가 감소할 수 있는 조건을 잘 만들고 있었다. 분극의 감소에 의한 비정질의 특성은 SiOC박막을 구성하고 있는 원자 간의 배열이 불규칙적으로 변하고 원자 사이의 결합길이가 최대한 길어지면서 이루어졌기 때문이며, 따라서 두께가 증가하였다. 100도에서 열처리 한 박막에서 두께가 증가하였으며, 누설전류가 감소하였다. 스퍼터에 의한 SiOC 박막의 100도 온도에 의한 극적인 누설전류의 감소는 저온공정이 필수적인 디스플레이용 반도체소자에서 적합한 절연막 임을 확인할 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권10호
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• pp.964-970
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• 2013

본 논문은 적층된 칩 사이의 3차원 대역 통과 무선 통신 인터페이스를 제안한다. 제안 방법은 적층된 칩 사이의 작은 커패시턴스를 포함한 3차원 공진기를 이용하여 자주 주파수 발진기(free running oscillator)를 구성하고, 이 발진기를 진폭 변조하여 추가적인 정합회로 없이 수신단에서 포락선 검파를 통해 신호를 검출한다. 제안 방법을 검증하기 위해 110 nm CMOS 공정을 사용하여 송수신 칩을 설계하고, 제작하여 50 ${\mu}m$ 두께의 칩 사이에 2 Gb/s의 데이터 전송 속도를 확인하였다. 제작한 칩은 동작전압 1.2 V를 사용하며, 송수신 칩을 합하여 4.32 mW의 전력을 소모한다. 칩의 크기는 송신단은 0.045 $mm^2$이고, 수신단은 0.029 $mm^2$이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.273-279
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• 2009

본 논문에서는 다이폴형 방사 패턴을 나타내며, 저자세를 갖는 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 0.43 $\lambda_g$ 길이의 L형 슬롯 소자를 기본으로 하여 4개의 슬롯 소자 배열로 평면형 모노폴 안테나의 기저단이 정합 구성되었다. 제안된 안테나는 수평면 내에서 무지향성 방사 패턴을 나타내며, 브로드 사이드 방향에서는 영점을 갖는다. 설계에서 커패시턴스 소자로 동작되는 소형 모노폴 안테나를 4개의 L형 슬롯에 의하여 일부분이 제거되어진 접지 면과 결합시켰다. 그 결과 이들 구조들은 방사를 위한 LC 공진기로 동작하게 된다. 제안된 안테나의 실제 측정 결과, 임피던스 대역폭(VSWR$\leq$2)은 60 MHz(2.35$\sim$2.41 GHz)로 나타났으며, 동작 중심 주파수 2.38 GHz에서 최대 이득과 방사 효율은 각각 0.02 dBi, 56.7 %로 나타났다. 제안된 안테나는 무선 랜 액세스 포인트 시스템에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.142-142
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• 2010

본 논문은 단결정 및 다결정 실리콘 기판 상에 아산화질소 플라즈마 처리를 통하여 형성한 초박형 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 특성과 이의 어플리케이션에 관한 것이다. 초박형 절연막은 현재 다양한 전자소자의 제작과 특성 향상을 위하여 활용되고 있으나 일반적인 화학 기상 증착 방법으로는 균일도를 확보하기 어려운 문제점을 가지고 있다. 디스플레이의 구동소자로 활용되는 박막 트랜지스터의 특성 향상과 비휘발성 메모리 소자의 터널링 박막에 응용하기 위하여 초박형 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 증착과 이의 특성을 분석하였고, 실제 어플리케이션에 적용하였다. 실리콘 산화막과 실리콘 계면상에 존재하는 질소는 터널링 전류와 결함 형성을 감소시키며, 벌크 내에 존재하는 질소는 단일 실리콘 산화막에 비해 더 두꺼운 박막을 커패시턴스의 감소없이 이용할 수 있는 장점이 있다. 아산화질소 플라즈마를 이용하여 활성화된 질소 및 산소 라디칼들이 실리콘 계면을 개질하여 초박형 실리콘 옥시나이트라이드 박막을 형성할 수 있다. 플라즈마 처리 시간과 RF power의 변화에 따라 형성된 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 두께 및 광학적, 전기적 특성을 분석하였다. 아산화질소 플라즈마 처리 방법을 사용한 실리콘 옥시나이트라이드 박막을 시간과 박막 두께의 함수로 전환해보면 초기적으로 증착률이 높고 시간이 지남에 따라 두께 증가가 포화상태에 도달함을 확인할 수 있다. 아산화질소 플라즈마 처리 시간의 변화에 따라 형성된 박막의 전기적인 특성의 경우, 플라즈마 처리 시간이 짧은 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 경우 전압의 변화에 따라 공핍영역에서의 기울기가 현저히 감소하며 이는 플라즈마에 의한 계면 손상으로 계면결합 전하량이 증가에 기인한 것으로 판단된다. 또한, 전류-전압 곡선을 활용하여 측정한 터널링 메카니즘은 2.3 nm 이하의 두께를 가진 실리콘 옥시나이트라이드 박막은 직접 터널링이 주도하며, 2.7 nm 이상의 두께를 가진 실리콘 옥시나이트라이드 박막은 F-N 터널링이 주도하고 있음을 확인할 수 있다. 결론적으로 실리콘 옥시나이트라이드 박막을 활용하여 전기적으로 안정한 박막트랜지스터를 제작할 수 있었으며, 2.5 nm 두께를 경계로 터널링 메커니즘이 변화하는 특성을 이용하여 전하 주입 및 기억 유지 특성이 효과적인 터널링 박막을 증착하였고, 이를 바탕으로 다결정 실리콘 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.90-95
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• 2021

본 논문에서는 chipless RFID (radio frequency identification) 태그용 고감도 소형 공진기의 설계 방법을 제안하였다. 제안된 고감도 소형 공진기는 기존의 전계-결합(ELC; electric field-coupled) 공진기에서 커패시터 모양의 스트립 구조 대신에 인터디지털-커패시터(IDC; interdigital-capacitor) 구조를 사용하였다. IDC 구조의 극판 길이가 기존의 커패시터 모양 구조 보다 더 길어 공진기의 등가 커패시턴스가 더 커지고, 이로 인해 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 피크 주파수를 낮출 수 있다. 정사각형 루프의 길이와 스트립의 폭이 같은 두 공진기를 두께 0.8 mm의 RF-301 기판에 제작하였다. 실험 결과, ELC 공진기는 bistatic RCS의 공진 피크 주파수와 값은 4.305 GHz와 -30.39 dBsm이었다. 제안된 IDC 공진기의 경우 bistatic RCS의 공진 피크 주파수와 값은 3.295 GHz와 -36.91 dBsm이었다. 따라서 측정 공진 피크 주파수를 기준으로 공진기 크기가 23.5% 정도 소형화되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.450-455
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• 2023

태양광 패널의 큰 기생 커패시턴스에 기인하는 과도한 누설 전류를 피하기 위한 단상 태양광 인버터 중에 부스트 컨버터와 하프브리지 인버터를 종속적으로 결합하는 방식은 가장 단순하면서 누설 전류가 가장 작다. 하지만 직류단 전압이 높아 스위칭 소자의 정격 전압이 높고 스위칭 손실이 크다. 본 논문은 부스트 컨버터를 제거하는 대신에 하프브리지 인버터의 출력 측에 2개의 양방향 스위치를 추가함으로써 벅부스트 인버터로 동작할 수 있는 새로운 회로 토폴로지를 제안한다. 고전압 직류단을 거치는 두 단계의 전력 변환을 한 단계로 줄인 덕분에 전력 손실을 절감할 수 있으며 비용 및 누설 전류는 증가하지 않는다. 제안된 회로 토폴로지의 타당성은 컴퓨터 시뮬레이션 및 전력 손실 계산을 통해 검증한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.739-747
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• 2007

스텝 임피던스 비를 조정한 스텝 perturbation을 가지는 주기적 스텝 임피던스 링 공진기를 이용하여 이중 모드 대역 통과 필터를 설계하였다. 주기적 스텝 임피던스 링 공진기는 특성 임피던스의 비를 변경함으로써 크기 감소와 2차 하모닉 억압 효과를 얻을 수 있다. 이중 모드의 발생을 위한 perturbation 또한 특성 임피던스의 비로 쉽게 조정하였으며, 그 영향에 따른 이중 모드 공진 주파수 및 감쇄 극 주파수의 변화를 분석하였다. 입출력 결합은 칩 커패시터를 사용하였으며, 결합 커패시턴스와 스텝 perturbation의 영향에 따른 중심 주파수의 변화 또한 고려되었다. 그 결과로부터 $14{\times}14mm^2$ 크기 내에서 서로 다른 감쇄 극과 대역폭을 가지는 두 종류의 2 GHz 이중 모드 대역 통과 필터들을 제작하였다 제안된 대역 통과 필터들의 측정 결과는 계산된 예상과 매우 유사함을 보였으며 각각 2.52, 0.52 dB의 삽입 손실과 4.03, 15.02 %의 3 dB 대역폭을 가진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.57-58
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• 2011

III-V족 화합물 반도체의 일종인 InSb는 77 K에서 0.23 eV의 작은 밴드 갭을 가지며 높은 전하 이동도를 가지고 있기 때문에 대기권에서 전자파 흡수가 일어나지 않는 3~5 ${\mu}m$범위의 장파장 적외선 감지가 가능하여 중적외선 감지 소자로 이용되고 있다. 하지만 InSb는 밴드 갭이 매우 작기 때문에, 소자 제작시 누설전류에 의한 소자 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 다른 화합물 반도체에 비해 녹는점이 낮고, 휘발성이 강한 5족 원소인 Sb의 승화로 기판의 화학양론적 조성비(stoichiometry)가 변하기 쉬워, 계면특성 저하의 원인이 된다. 따라서 우수한 특성을 가지는 적외선 소자의 구현을 위해서, 저온에서 계면 특성이 우수한 고품질의 절연막 증착 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 InSb 기판 위에 $SiO_2$, $Si_3N_4$의 절연막 형성시 증착온도의 변화에 따른 계면 트랩 밀도를 분석하였다. $SiO_2$, $Si_3N_4$ 절연막은 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 n형 InSb 기판 위에 증착하였으며, 증착온도를 $120^{\circ}C$부터 $240^{\circ}C$까지 변화시켰다. Metal oxide semiconductor(MOS) 구조 제작을 통하여, 커패시턴스-전압(C-V)분석을 진행하였으며, 절연막과 InSb 사이의 계면 트랩 밀도를 Terman method를 이용하여 계산하였다[1]. 또한, $SiO_2$와 $Si_3N_4$의 XPS 분석과 TOF-SIMS 분석을 통하여 계면 트랩 밀도의 원인을 밝혀 보았다. $120{\sim}240^{\circ}C$ 온도 범위에서 계면 트랩 밀도는 $Si_3N_4$의 경우 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}cm^{-2}eV^{-1}$, $SiO_2$의 경우 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}$ 값을 나타냈고, 두 절연막 모두 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 그러나 모든 샘플에서 $Si_3N_4$의 경우, flat band voltage가 음의 전압으로 이동한 반면, $SiO_2$의 경우, 양의 전압으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 계면 트랩 밀도 증가의 원인을 확인하기 위해서, oxide를 $120^{\circ}C$, $240^{\circ}C$에서 증착시킨 샘플을 XPS 분석을 통하여 깊이에 따른 성분분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 계면에서 $In_2O_3$와 $Sb_2O_3$ 피크의 증가를 확인하였다. 이는 계면에서 oxide양이 증가함을 의미하며, 이렇게 생성된 oxide는 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. Nitride 절연막을 증착시킨 샘플은 TOF-SIMS 분석을 통해, 계면에서의 성분 분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 In-N, Sb-N, Si-N 결합의 감소를 확인하였다. 이렇게 분해된 결합들의 dangling 결합이 늘어 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. 최종적으로, 소자특성을 확인 하기 위하여 계면 트랩 밀도가 가장 낮게 측정된 $200^{\circ}C$ 조건에서 $SiO_2$ 절연막을 증착하여 InSb 적외선 소자를 제작하였다. 전류-전압(I-V) 분석 결과 -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3{\Omega}cm^2$의 RoA(zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다. 절연막 증착조건의 최적화를 통하여, InSb 적외선 소자의 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.