• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.305-305
• /
• 2011

Type-II 반도체 나노 구조는 그것의 band alignment 특성으로 인해 광학 소자에 다양한 응용성을 가진다. 특히, 대표적인 Type-II 반도체 나노 구조인 InSb/InAs 양자점의 경우, 약 3~5 ${\mu}m$의 mid-infrared 영역의 spectral range를 가지므로, 장파장을 요하는 소자에 유용하게 적용될 수 있다. 또한, Type-II 반도체 나노 구조의 밴드 구조를 staggered gap 혹은 broken gap 구조로 조절함으로써 infrared 영역 광소자의 전자 구조를 유용하게 바꾸어 적용할 수 있다. 최근, GaSb wafer 위에 InSb/InAsSb 양자점을 이용하여 cutoff wavelength를 6 ${\mu}m$까지 연장한 IR photodetector의 연구도 보고되고 있다. 하지만, GaSb wafer의 경우 그것의 비용 문제로 인해 산업적 적용이 쉽지 않다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 GaAs wafer와 같은 비용 효율이 높은 wafer를 사용한 연구가 필요할 것이다. 본 연구에서는 Molecular Beam Epitaxy(MBE)를 이용하여 undoped InAs wafer 와 semi-insulating GaAs wafer 상에 InSb 양자 구조를 형성한 결과를 보고한다. InSb 양자 구조는 20층 이상의 다층으로 형성되었고, 두 가지 경우 모두 400${\AA}$ spacer를 사용하였다. 단, InAs wafer 위에 형성한 InSb 양자 구조의 경우 InAs spacer를, GaAs wafer 위에 형성한 양자 구조의 경우 InAsSb spacer를 사용하였다. GaAs wafer 위에 양자 구조를 형성한 경우, InSb 물질과의 큰 lattice mismatch 차이 완화 뿐 아니라, type-II 밴드 구조 형성을 위해 1 ${\mu}m$ AlSb 층과 1 ${\mu}m$ InAsSb 층을 GaAs wafer 위에 미리 형성해 주었다. 양자 구조 형성 방법도 두 종류 wafer 상에서 다르게 적용되었다. InAs wafer 상에는 주로 일반적인 S-K 형성 방식이 적용된 것에 반해, GaAs wafer 상에는 migration enhanced 방식에 의해 양자 구조가 형성되었다. 이처럼 각 웨이퍼에 대해 다른 성장 방식이 적용된 이유는 InAsSb matrix와 InSb 물질 간의 lattice mismatch 차이가 6%를 넘지 못하여 InAs matrix에 비해 원하는 양자 구조 형성이 쉽지 않기 때문이다. 두 가지 경우에 대해 AFM과 TEM 측정으로 그 구조적 특성이 관찰되었다. 또한 infrared 영역의 소자 적용 가능성을 보기 위해 광학적 특성 측정이 요구된다.

• 한국광학회지
• /
• 제9권6호
• /
• pp.428-432
• /
• 1998

장파장영역의 적외선 검출을 위해 구속­비구속 상태간 전이를 이용한 GaAs/AlGaAs 이종접합 다중양자우물구조형태 검출기를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 살펴보았다. 시료는 MBE를 이용하여 SI-GaAs(100)기판 위에 장벽 500${\AA} $, 폭 40${\AA} $의 양자우물구조를 25층 성장시켰으며, Al의 몰분율은 0.28로 하였고 우물의 중심부 20${\AA} $은 $2{\times}10^{18}cm^{-3}$의 농도로 Si n-도핑을 하였다. 200$\times$200$\mu\textrm{m}^2$ 면적의 사각형 화소가 되도록 시료를 식각한 후 Au/Ge로 전극을 붙여 1$\times$8 검출기 배열을 제작하였다. 10K의 온도에서 적외선 광원에 대한 광특성을 조사한 결과 1차원으로 배열한 8개의 단일소자 모두 7.8$\mu\textrm{m}$파장에서 최대반응을 보였으며 검출률($D^＊$)은 최대 $4.9{\times}10^9cm\sqrt{Hz}/W$이었다.

• 한국광학회지
• /
• 제8권6호
• /
• pp.510-515
• /
• 1997

광모듈에서는 반도체소자와 광섬유간의 복잡한 정렬에 필요한 패키지비용이 제조단가의 많은 비중을 차지하고 있어 수동정렬방식으로 광정렬절차를 제거하여 패키지비용을 절감하는데 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 본 연구에서는 단일 모드 광섬유와 레이저 및 광검출기를 수동적으로 광결합시킬 수 있는 실리콘 광학벤치를 제작하고 이를 사용하여 광송수신기용의 광부모듈을 제작하였다. 기판의 구조에 있어서 V-홈에 정렬된 광섬유와 플립칩 본딩되는 LD간의 위치 정밀도를 개선하기 위하여 V-홈 식각패턴과 자기정렬된 정렬마크와 솔더댐을 사용하고 레이저의 높이조절 및 열방출을 위하여 도금된 금 받침대를 도입하였다. 실리콘 광학벤치를 이용하여 수동정렬방식으로 조립된 송신기용 광부모듈은 평균 -11.75.+-.1,75 dB의 광결합효율을 나타내었고 수신기용 광부모듈은 평균 -35.0.+-.1.5 dBm의 수신감도를 나타내었다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제51권12호
• /
• pp.189-194
• /
• 2014

본 연구에서는 새로운 구조의 X선 영상 검출기로써 광민감 $HgI_2$ 층이 포함된 CsI:Na 형광층의 구조를 설계하였다. 이러한 구조에서 X선은 두꺼운 CsI:Na 층에서 가시광선으로 변환된 후 하부의 얇은 $HgI_2$ 층에서 전하로 변환된다. CsI:Na와 $HgI_2$로 구성된 복합구조의 두께를 최적화하기 각 층의 두께를 변화시켜 X선에 대한 흡수효율을 시뮬레이션 하였다. 현재 상용화된 a-Se 단일층의 검출기는 수십 kV의 고전압이 요구되고, CsI:Na/a-Si 구조의 간접변환 방식은 낮은 변환효율을 가지는 단점이 있다. 본 연구의 결과로 제시된 새로운 형태의 CsI:Na/$HgI_2$ 복층 구조의 x-ray 검출기는 고전압이 필요한 직접 변환방식의 단점과 간접 변환방식의 낮은 효율을 보완할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.1407-1412
• /
• 2014

근적외선 파장대역 850 nm ~ 1000 nm에서 레이저를 검출하기 위해 포토다이오드의 분광감응도를 향상시키고자 본 논문에서 실리콘 기반 고감도 PIN 포토 다이오드를 제작하고 전기적 및 광학적 특성을 분석하였다. 제작된 소자는 TO-18형으로 패키징 하였고 포토다이오드의 전기적 특성으로 역 바이어스 전압이 5V일 때 암전류는 Anode 1과 Anode 2는 약 0.055 nA 의 값을 나타내었으며 정전용약은 0V 일 때 1 kHz 주파수 대역에서 약 19.5 pF, 200 kHz 주파수 대역에서 약 19.8 pF의 적은 정전용약을 나타내었다. 또한 출력신호의 상승시간은 10 V의 전압일 때 약 30 ns의 고속 응답특성을 확인하였다. 광학적 특성 분석으로는 880 nm에서 최대 0.66 A/W의 분광감응도 값을 나타내었고 1000 nm에서는 0.45 A/W로 비교적 우수한 분광감응도를 나타내었다.

• 한국진공학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.217-223
• /
• 2010

유기금속화학기상증착법으로 적층 InAs/$In_{0.1}Ga_{0.9}As$ DWELL (dot-in-a-well) 구조를 성장하여 n-i-n 구조의 적외선 수광소자를 제작하였으며, PL (photoluminescence) 발광 특성 및 암전류 특성을 분석하였다. 동일한 조건으로 양자점을 적층하였을 때 크기 및 밀도의 변화에 의한 이중 PL peak을 관찰하였으며, TMIn의 유량을 조절함으로써 단일 peak을 갖는 균일한 크기의 양자점 적층 구조를 성장할 수 있었다. 적외선 수광소자 구조를 성장함에 있어서, 상부의 n-형 GaAs의 성장 온도가 600도 이상인 경우 PL 발광 세기가 급격히 감소하였고 이에 따른 암전류의 증가를 관찰하였다. 0.5 V 인가 전압에서 암전류의 온도 의존성에 대한 활성화 에너지의 크기는 성장온도가 580도인 경우 106 meV이고, 650도의 경우는 48 meV로 급격이 낮아졌다. 이는 고온의 성장 온도에 의한 InAs 양자점과 $In_{0.1}Ga_{0.9}As$ 양자우물구조 계면에서의 열적 상호 확산에 의하여 비발광 천이가 증가되었기 때문이다.

• 센서학회지
• /
• 제8권3호
• /
• pp.239-246
• /
• 1999

MOCVD로 성장된 p-i-n 구조의 InSb 웨이퍼를 이용하여 $3{\sim}5\;{\mu}m$ 영역의 적외선을 감지할 수 는 고감도 광기전력 형태의 적외선 광다이오드를 제조하였다. InSb는 녹는점과 표면원자들의 증발온도가 낮기 때문에 광다이오드의 접합계면과 표면의 절연보호막으로 $SiO_2$ 박막을 원격 PECVD를 이용하여 성장시켰다. 광다이오드의 저항성 접촉을 위해 In을 증착하였고 77K의 암상태에서 전류-전압 특성을 조사하였다. 영전위 저항과 수광면적의 적($R_0A$)이 $1.56{\times}10^6\;{\Omega}{\cdot}cm^2$의 높은 값을 가졌는데 이는 BLIP 조건을 만족하는 높은 값이었다. InSb 광다이오드에 적외선을 입사 했을때 $10^{11}\;cm{\cdot}Hz^{1/2}{\cdot}W^{-1}$의 매우 높은 정규화된 검지도를 나타내었다. 높은 양자효율과 검지도로 인해 제조된 InSb 적외선 단위 셀을 적외선 array에 그 적용이 가능할 것으로 보인다.

• Current Applied Physics
• /
• 제18권11호
• /
• pp.1306-1312
• /
• 2018

The Mn-doped copper nitride ($Cu_3N$) films with Mn concentration of 2.0 at. % have high crystallinity and uniform surface morphology. We found that the as-synthesized Mn-doped $Cu_3N$ films show suitable optical absorption in the visible region and the band gap is ~1.48 eV. A simple photodetector based on Mn doped $Cu_3N$ films was firstly fabricated via magnetron sputtering method. The fabricated device with doping of Mn demonstrated high photocurrent response and fast response shorter than 0.1 s both for rise and decay time superior to the pure $Cu_3N$. Furthermore, the energy levels of Mn-doped Cu3N matched well with ITO and Ag electrode. The excellent photoelectric properties reflect a good balance between sensitivities and response rate. Our investigation reveals the excellent potential of Mn-doped $Cu_3N$ films for application of photodetectors.

• 문화기술의 융합
• /
• 제7권4호
• /
• pp.857-862
• /
• 2021

최근 급격한 기후변화로 인해 꿀벌의 생태계에도 많은 영향을 주고 있다. 꿀벌의 개체수 감소, 개화기의 변화로 인한 양봉 농가의 채밀에 막대한 영향을 주고 있다. 이에 따라 양봉에도 IoT 기술을 도입한 스마트 양봉에 관심이 집중되고 있다. 양봉의 특성에 따라 벌통안의 벌집을 육안으로 지속적 관찰이 불가능하고, 벌집안의 상태에 대하여 대부분 경험에 의한 지식에 의존하고 있는 실정이다. 특히, 벌통 내부에 꿀벌의 이동 경로와 이동량을 측정하는 부분에 대한 연구는 전무한 상황이다. 벌통 내부의 꿀벌의 이동에 대한 부분은 양봉에서 가장 중요한 분봉 시기를 예측할 수 있는 기본적인 정보를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 꿀벌의 이동 경로를 파악하고 벌집(소비)간 입·출입 데이터를 실시간 측정하고 기록하는 장치를 제안한다. 본 연구에서 제안한 장치를 양봉 농가에서 활용할 수 있도록 기존 벌통의 벌집(소비) 규격에 맞춰서 개발했다. 개발방법은 꿀벌의 이동을 감지할 수 있는 포토 디텍터를 활용하여 16개의 이동통로를 구성하고 꿀벌의 이동상황을 실시간 감지할 수 있도록 했다. 이렇게 측정한 꿀벌의 이동상황을 활용하게 된다면 분봉시기를 놓치지 않기 위해 육안으로 봉군을 직접 관찰해야하는 문제를 해결할 수 있다. 나아가 꿀벌의 벌집 간 입출입 기록 데이터를 AI 알고리즘을 적용하면 자동으로 봉군 확장 시기를 예측할 수 있는 시스템 구현도 가능할 것이다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.413-419
• /
• 2023

LED는 조명뿐만 아니라 휴대폰, 자동차, 디스플레이 등과 같은 다양한 분야에 널리 사용되고 있으며, LED 조명과 통신이 융합된 가시광 통신(VLC)이 크게 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 일반적인 차량에서 사용되고 있는 적색, 황색 LED를 이용하여 차량 간(V2V) 데이터를 전송할 수 있는 차량 간 가시광 통신시스템을 직접 구현하고 실험하였다. 전위 차량에서 수집된 데이터와 속도 데이터인 서로 다른 데이터들을 차량의 후미등인 적색, 황색 LED를 이용해 NRZ-OOK로 변조하여 가시광으로 각각 전송했으며, 광 검출기(PD)는 가시광 신호를 수신하여 데이터를 복원한다. 형광등과 자연광의 간섭 광의 영향을 감소시키기 위해, 간섭제거를 위한 PD를 설치하였으며, 편광필터와 차동증폭기를 이용한 간섭제거기를 사용하였다. 제안된 가시광 통신시스템이 이상적인 경우, 실내 그리고 실외환경에서 성능을 분석하였다. 실외환경에서 약 30[cm]거리를 유지하고 4800[bps] 전송속도를 갖는 차량 간 데이터전송에서 적색 LED는 약 13.63[dB], 황색 LED는 약 11.90[dB]의 성능 향상을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.