• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.269-269
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• 2016

최근, 플렉서블 광전자소자 제작 기술의 눈부신 발전으로, 기존의 평면형 이미지 센서가 가지고 있는 여러가지 한계를 극복하기 위해 곡면형 이미지 센서 제작에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 리소그래피, 물질 성장, 도포, 에칭 등의 대부분의 반도체 공정은 평면 기판에 기반한 공정 방법으로 곡면 구조의 이미지 센서를 제작하기에는 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 곡면형 이미지 센서의 제작을 위해 곡면 구조 위에서의 직접적인 공정 대신 평면 기판에서 단결정 실리콘을 이용해 전사 인쇄가 가능하고 수축이 가능한 초박막 구조의 이미지 센서를 제작한 후 이를 떼어내는 방식을 이용하였다. 이온 주입 및 건식 식각 공정을 통해 평면 SOI (Silicon on Insulator) 기판 위에 단일 광다이오드 배열 형태의 소자를 제작한 후 수 차례의 폴리이미드 층 도포 및 스퍼터링을 통한 금속 배선 공정을 통해 초박막 형태의 광 검출기를 완성한다. 이후 습식 식각 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 스탬프를 이용한 전사 인쇄 공정을 통해 기판으로부터 디바이스를 분리하여 변형 가능한 형태의 이미지 센서를 얻을 수 있다. 이러한 박막형 이미지 센서는 유연한 재질로 인해 수축 및 팽창, 구부림과 같은 구조적 변형이 가능하게 되어 겹눈 구조 카메라, 튜너블 카메라 등과 같이 기존 방식의 반도체 공정으로는 구현할 수 없었던 다양한 이미징 시스템 개발에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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• 2008.08a
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• pp.296-299
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• 2008

최근 통신시스템과 핸드폰, PDA등의 통신기기들의 발전에 따라 사용자들은 높은 데이터 전송률과 고속의 통신서비스를 요구하고 있다. 이러한 상황에서 유 무선 통합 시스템인 Radio-over-Fiber(RoF) 시스템은 그 대안으로 대두되고 있다. 본 논문에서는 광전자소자를 선 왜곡 방식에 적용하여 광 송신기의 선형성을 향상시키는 방법을 제안하였다. 선 왜곡 방식은 두 개의 루프로 구성되어 있으며, 광 부품인 레이저 다이오드와 포토 다이오드 그리고 RF 부품인 위상변위기, 감쇄기, RF 결합/분배기, RF 증폭기를 사용하였다. 메인 루프에서 주 레이저 다이오드의 비선형성에 의해 발생된 왜곡신호성분은 보조 루프에서 부 레이저 다이오드를 이용하여 추출된 선 왜곡신호에 의해서 제거된다. 제안된 선형화 기법을 적용하여 2.4 GHz에서 선형화 기법을 적용하기 전보다 3차 상호변조 왜곡성분이 약 30dB 향상된 결과를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.333-333
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• 2012

III-V 족 화합물 반도체 물질인 $InAs_xP_{1-x}$는 다양한 광전자 소자와 빠른 속도의 전자 소자로써의 사용 가능성으로 각광받고 있다. 이러한 $InAs_xP_{1-x}$를 소자 제작에 이용하기 위해서는 임의의 As 함량에 따른 InAsP 물질의 정확한 광학적 특성 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 1.5~6.0 eV 에너지 구간에서 $InAs_xP_{1-x}$ ($0{\leq}{\times}{\leq}1$) 화합물의 임의의 As 함량에 따른 유전함수를 보고하고자 한다. MBE (molecular beam epitaxy)를 이용하여 InP 기판 위에 성장시킨 $InAs_xP_{1-x}$ (x = 0.000, 0.13, 0.40, 0.60, 0.80, 1.000) 박막을 타원편광분석법을 이용하여 측정하였고, 이 때 화학적 에칭을 통해 산화막 층을 제거하여 순수한 유전함수 ${\varepsilon}$을 얻을 수 있었다. 측정된 유전함수 분석은 parametric 모델을 이용하였으며, parametric 모델은 Gaussian-broadened polynomial들의 합으로서 반도체 물질의 유전함수를 정확히 기술하는 분석법이다. Parametric 모델을 통해 얻어진 각각의 변수들을 As 조성비 x에 대한 다항식으로 피팅하였고, 그 결과 임의의 조성비에 대한 $InAs_xP_{1-x}$ ($0{\leq}{times}{\leq}1$)의 유전함수를 얻어낼 수 있었다. 본 연구 결과는 물질의 실시간 성장 모니터링이나 다층구조 분석, 광소자의 제작 등에 유용한 정보로 이용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.73-73
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• 2003

나노 크기의 기공이 규칙적으로 배열되어 있는 실리케이트 메조포러스 분말 재료는 넓은 표면적과 화합물에 대한 선택적 흡착 등이 가능하여 많은 연구가 진행퇴고 있다. 최근에는 실리케이트 메조포러스 재료를 박막으로 제조하여 전자소자 혹은 광소자의 제작에 응용하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 실리케이트 기공 내부의 표면에 소수성, 극성, 광전자 활성 등, 특정한 기공 표면 특성을 부여하기 위해서 grafting 방법과 co condensation 방법을 이용하고 있다. 특히, co-condensation 방법을 이용하여 tetraalkoxysilane 과 organo-trialkoxysilane을 함께 반응시키는 경우, 유기성분의 양을 더욱 증가시킬 수 있고 물질 내부에 균일한 유기성분의 분포를 얻을 수 있다. 메조포러스 무기 network에 fluorine을 포함하는 그룹이 공유결합으로 결합되어져 있는 물질은 소수성, 흡착성 및 광학적으로 응용 가능성을 가질 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.29.1-29.1
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• 2010

ZnO 는 톡특한 물리적 화학적 성질을 가지고 있는 반도성 물질이기 때문에 최근 광전자 소자인 LED, TFT, 광센서 등에 적용하려는 연구가 많은 관심을 받고 있다. 특히 1차원 ZnO 나노구조는 박막보다 높은 결정성과 물리, 화학적으로 안정하고 표면적이 매우 넓어 많은 연구가 진행되고 있지만, 대량으로 간단하며 저렴하게 생산하기 위해서 친환경적이며 적은 시간으로 합성을 해야 한다. 그래서 최근 수열 합성법을 이용하여 합성이 많이 이루어지고 있지만, ZnO 나노막대 제조 중 기존에 보고된 방법은 대부분 aspect ratio가 낮으며, 저가의 용액 기반으로 높은 aspect ratio를 가지는 나노 선을 제작하기 어려운 실정이다. 또한 용액기반의 성장에서는 기판과의 격자 상수와 열팽창 계수의 차이로 인해 기판과의 adhesion 이 매우 낮아 adhesion layer를 증착 하여 나노 막대을 제작하는 것이 발표가 되고 있다. 하지만 또 하나의 공정이 더해지기 때문에 복잡해지고, 소자에 응용하기에는 한계점이 보인다. 그렇기 때문에 이번 연구에서는 성장 시 Zn 소스가 소모가 다 되었을 시 성장 용액을 교체하는 과정에서 성장 온도와 같이 유지 시킨 뒤에 성장을 하는 방법으로 수직 방향으로 10 um 의 길이를 가지는 ZnO 나노막대의 합성을 가능하게 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.369-369
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• 2011

양자점 감응형 태양전지는 가시광 영역을 흡수, 이용할 수 있는 광감응 물질로 무기물 양자점을 사용하며, 이 경우 나노미터 크기의 무기물 양자점으로 인한 양자제한 효과 (quantum confinement effect)에 의해 양자점의 사이즈 조절 만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 하나의 광자를 흡수하여 두개 이상의 전자-정공쌍을 만들 수 있는 (multiple exciton generation) 가능성이 있어 기존 태양전지가 가지는 이론적 한계효율(Shockley-Queisser limit)을 뛰어넘을 수 있다. 본 연구에서는 양자점 및 염료 감응형 태양전지분야에서 가장 많이 사용되고 있는 TiO2 다공성 필름이 아닌, ZnO 나노선 구조를 이용하여 양자점 감응형 태양전지를 제작하였다. ZnO의 경우 TiO2보다 높은 전자이동도를 가지며, 나노선 구조가 바닥전극까지 수직 연결된 1차원의 전자전달경로를 제공하여 결과적으로 광전자 포집에 유리하다. 또한, CdS, CdSe 양자점을 동시에 사용하여 광흡수 범위를 가시광 전 영역으로 확장하였으며, 계단형 밴드구조를 통해 광전자-정공 분리 및 포집을 용이하게 하였다. 더 나아가 전해질의 조성, 나노선의 길이 등 다양한 부분을 조절하면서 각 변수가 소자의 효율에 미치는 영향을 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.302-302
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• 2012

최근 비 휘발성 메모리 시장의 확대와 수요가 많아지면서, 비휘발성 메모리 소자의 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 실리사이드 나노입자를 적용한 소자는 현 실리콘 기반의 반도체 공정의 적용이 용이하다. 따라서 본 연구에서는 실리사이드 계열의 화합물 중에서 일함수가 4.63 eV인 Vanadium silicide (V3Si) 나노입자 메모리소자를 제작하여 전기적 특성과 열 안정성에 대하여 알아보았다. p-Si기판에 약 6nm 두께의 SiO2 터널층을 건식 산화 방법으로 성장시킨 후 V3Si 나노입자를 제작하기 위해서 V3Si 금속박막을 스퍼터링 방법으로 4 nm~6 nm의 두께로 터널 절연막 위에 증착시켰다. 그리고 컨트롤 절연막으로 SiO2를 초고진공 스퍼터를 이용하여 50 nm 증착하였고, 급속 열처리 방법으로 질소 분위기에서 $800^{\circ}C$의 5초 동안 열처리하여 V3Si 나노 입자를 형성하였다. 마지막으로 200 nm두께의 Al을 증착하고, 리소그래피 공정을 통하여 채널 길이와 너비가 각각 $2{\mu}m$, $5{\mu}m$, $10{\mu}m$를 가지는 트랜지스터를 제작하였다. 제작된 시편의 V3Si 나노입자의 크기와 균일성은 투과 전자 현미경으로 확인하였고, 후 열처리 공정 이후 V3Si의 존재여부의 확인을 위해서 X-ray 광전자 분광법의 표면분석기술을 이용하여 확인하였다. 소자의 전기적인 측정은 Agilent E4980A LCR meter, 1-MHz HP4280A와 HP 8166A pulse generator, HP4156A precision semiconductor parameter analyzer을 이용하여 측정온도를 $125^{\circ}C$까지 변화시키면서 전기적인 특성을 확인하였다. 본 연구에서는 온도에 선형적 의존성을 가지는 전하누설 모델인 T-model 을 이용하여 나노입자 비휘발성 메모리소자의 전하누설 근원을 확인한 후, 메모리 소자의 동작 특성과의 물리적인 연관성을 논의하였다. 이를 바탕으로 나노입자 비휘발성 메모리소자의 열적안정성을 확보하고 소자 특성향상을 위한 최적화 구조를 제안하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.246-249
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• 2007

현재까지 $P3HT:C_{60}-PCBM$계는 고분자 유기 태양전지에서 가장 좋은 효율을 보여주고 있다. 그러나 보다 고효율의 소자 제작을 위해 신재료에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 본 연구에서는 $C_{60}-PCBM$ 대신 $C_{70}-PCBM$을 합성하여 소자를 제작하였다. $C_{70}-PCBM$은 $C_{60}-PCBM$에 비하여 가시광선 영역에서 상대적으로 높은 광흡수율을 보여 주었으며, 이것은 광전류의 향상을 가져왔다. 소자제작의 주요 변수로 $P3HT:C_{70}-PCBM$ 광활성층의 처리 조건, 즉, 용매, 조성비, 열처리 조건, 광활성층의 두께 등을 조절하였는데, buffer층(LiF 층) 등이 도입되지 않은 간단한 제작조건 하에서도 본 $C_{70}-PCBM$는 $C_{60}-PCBM$계에 버금가는 3.5% (AM 1.5G, 100 $mW/cm^{2}$ 조건) 이상의 효율을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.298-299
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• 2012

현재 반도체 나노구조는 단전자 트랜지스터, 레이저, LED, 적외선 검출기 등과 같은 고효율 광전자 소자에서의 응용을 위해 활발한 연구가 진행 되고 있다. 이러한 응용 분야를 위한 다양한 종류의 나노구조 성장이 광범위하게 시도 되고 있지만 주로 III-V 족 화합물 반도체에 대한 연구가 주를 이룬 반면 II-VI 족 화합물 반도체에 대한 연구는 아직 미흡하다. 하지만 II-VI 족 화합물 반도체는 III-V 족 화합물 반도체와 비교했을 때 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지는 우수한 특성을 보이고 있으며 이러한 성질을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 중에서도 넓은 에너지 갭을 가지는 CdTe 양자점은 녹색 영역대의 광전자 소자로서 활용되고 있다. 본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(molecular beam epitaxy; MBE)과 원자 층 교대 성장법(atomic layer epitaxy; ALE)으로 CdTe 두께에 따른CdTe/ZnTe 나노구조의 광학적 특성을 연구하였다. 광루미네센스(photoluminescence; PL)를 통해 CdTe/ZnTe 나노구조에서 CdTe 두께에 따른 에너지 밴드와 열적 활성화 에너지를 관찰하였다. 또한 시분해 광루미네센스(Time-resolved PL)를 통해 CdTe 두께에 따른 CdTe/ZnTe 나노구조의 운반자 동역학을 조사하였다. 저온 광루미네센스 측정 결과 CdTe 두께가 증가할수록 각 샘플의 피크는 더 낮은 에너지 영역대로 이동하는 것을 관찰할 수 있다. 1.2 에서 2.0 ML로 증가할 때 광 루미네센스의 작은 적색편이를 관찰할 수 있는데, 이는 CdTe 양자우물에서 양자점으로의 구조적인 전이가 일어남에 따라 구속효과가 증가하였기 때문이다. 또한 2.0 에서 3.6 ML까지 CdTe 두께가 증가할 때 측정된 적색편이 현상은 양자점의 사이즈 증가함에 따른 것이다. 마지막으로 3.6 에서 4.4 ML로 CdTe 두께가 증가할 때 큰 적색편이 현상을 볼 수 있는데 이는 CdTe 양자점에서 양자세선으로의 구조적 전이에 따라 구속효과가 증가하였기 때문이다. 온도 의존 광루미네센스(Temperature-dependent PL) 측정 결과 1.2 와 3.0 ML 두께의 CdTe/ZnTe 나노구조에서 구속된 전자의 열적 활성화 에너지가 18 과 35 meV로 관찰되었다. 3.0 ML CdTe/ZnTe 나노구조에서 가장 큰 열적 활성화 에너지를 갖는 것은 양자점의 균일도가 좋아지고 저차원 나노구조로의 구조적 전이가 일어나면서 운반자 구속효과에 다른 쿨롱 상호작용이 증가하였기 때문이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.30.1-30.1
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• 2010

Hydrogen silsesquioxane (HSQ)는 spin-on glass (SOG)의 일종으로 spin-coating이 가능하며 $400^{\circ}C$ 이상의 고온에서의 어닐링을 통해 silica로 변환되는 물질이다. 이 물질은 가시광선 영역에서 95% 이상의 높은 투과도를 나타내며 산화물로의 변환 공정이 간단하며 표면 개질이 용이하기 때문에 나노 바이오, 반도체, 광전자 소자 등의 다양한 분야로의 적용이 기대되는 물질이다. 최근 나노 기술의 발전에 따라 다양한 나노 구조물을 이용하여 소자들의 효율을 향상시키는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 따라서 HSQ를 이용하는 소자의 효율을 높이기 위해서는 쉽고 간단하면서 생산성이 높은 HSQ 나노 구조물 제작 기술에 대한 연구가 필요하다. 현재 개발된 대면적 HSQ 나노 구조물 제작 기술로는 e-beam lithography, x-ray lithography, room temperature nanoimprint lithography 등이 있다. 하지만 이와 같은 나노 패터닝 기술들은 생산성이 낮거나 공정이 복잡한 단점이 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS) mold를 이용한 직접 printing 기술을 통해 HSQ 나노 구조물을 제작하는 기술을 개발하였다. 이 기술은 대면적에 간단한 기술로 HSQ 나노 패턴을 제작할 수 있으며 master mold의 패턴이 그대로 HSQ layer로 전사되기 때문에 제작이 까다로운 아날로그 패턴도 손쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 이와 같은 HSQ 직접 printing 기술을 이용하여 HSQ 아날로그 나노 패턴을 제작하고 이의 응용기술에 대한 연구를 진행하였다.