초록 ▼

연구의 목적 및 내용
● Type-II 이종접합을 이용하여 Avalanche multiplication 없이 양자효율을 극대화하며, 신뢰도가 뛰어난 근적외선 영역에서의 단광자 검출소자를 개발하는 것을 목적으로 함.
● Nano-quantum confined 구조를 이용하여 광전 변환 이득을 극대화 할 수 있는 단광자 소자에 대한 이론적 규명 및 소자의 제작 및 분석.
연구결과
● Sb (안티모니)를 이용한 단광자 소자 개발을 위한 기반기술 확보
√ GaAsSb/InP 이종접합 구조 성장
√ GaAs<

연구의 목적 및 내용
● Type-II 이종접합을 이용하여 Avalanche multiplication 없이 양자효율을 극대화하며, 신뢰도가 뛰어난 근적외선 영역에서의 단광자 검출소자를 개발하는 것을 목적으로 함.
● Nano-quantum confined 구조를 이용하여 광전 변환 이득을 극대화 할 수 있는 단광자 소자에 대한 이론적 규명 및 소자의 제작 및 분석.
연구결과
● Sb (안티모니)를 이용한 단광자 소자 개발을 위한 기반기술 확보
√ GaAsSb/InP 이종접합 구조 성장
√ GaAs_0.5Sb_0.5 물질의 광흡수계수 및 PL 특성 분석
√ GaAsSb/InP PIN Phododiodes (PDs) 제작 및 특성 분석
√ GaAsSb/InP Avalanche PDs 제작 및 특성 분석
● 고이득 단광자 검출 소자의 설계 및 제작
√ InP/GaAsSb/InGaAs 및 InGaP/GaAs 이종접합 기반의 단광자 검출 소자 설계
√ 단광자 검출 소자의 제작 및 전기·광학적 특성 분석
√ 나노구조를 지니는 단광자 검출 소자의 설계 및 시뮬레이션
● 나노구조를 이용한 단광자 검출 소자의 제작 및 특성 평가
√ E-beam lithography 기술을 이용한 나노 구조물 형성 공정 개발
√ 가시광선 대역의 고이득 InGaP/GaAs 기반 단광자 검출 소자 제작 및 특성 분석
√ 제작한 단광자 소자 기반의 optical shuttering 회로 설계
√ 후면 공정을 위한 투명 전극 기술 개발
● 단광자 검출 소자 배열 기술 및 고감도 검출 회로 개발
√ 무반사막 대용의 파장이하 나노구조물 형성 공정 개발
√ InP/GaAsSb/InGaAs 이종접합 기반의 배열 구조 단광자 검출 소자 개발
√ 제작한 단광소자를 이용한 고 분해능의 거리측정기 개발
연구결과의 활용계획
● 최종 출력 광신호를 효율적으로 검출할 수 있어 나노-광-바이오 센서 및 영상화 시스템에 응용 가능.
● 저전력 동작이 가능하며 극소 전력 저잡음이 필요한 광전변환을 필요로 하는 모든 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대.
● 나노 제조 공정을 이용하여 제작한 양자점을 내포한 광전 반도체 소자에 대한 이론적, 실험적 고찰을 통하여 양자 효과를 기반으로 한 반도체 소자의 해석 능력을 향상시키며 학문적 이해의 지평을 더 넓힐 것으로 기대.

Abstract ▼

Purpose& contents
● This project aims to develop highly efficient and highly reliable single photon detectors at near-infrared wavelength regime by avoiding noise from Avalanche multiplication.
● Theoretical investigation and experimental demonstration will be carried out for single photon det

Purpose& contents
● This project aims to develop highly efficient and highly reliable single photon detectors at near-infrared wavelength regime by avoiding noise from Avalanche multiplication.
● Theoretical investigation and experimental demonstration will be carried out for single photon detectors which maximize optoelectronic conversion efficiency by employing semiconductor device structures including nanoscale quantum dot structures.
Result
● Generic technology for developing Sb-based single photon detectors (SPDs)
√ Growth of GaAsSb/InP heterostructure
√ Analysis of absorption coefficient and photoluminescence for GaAs_0.5Sb_0.5
√ Fabrication and characterization of GaAsSb/InP PIN Phododiodes (PDs)
√ Fabrication and characterization of GaAsSb/InP Avalanche PDs
● Design and fabrication of SPDs with high optical gain
√ Design of InP/GaAsSb/InGaAs and InGaP/GaAs heterojunction phototransistors
√ Fabrication and electro-optical characterization of HPTs
√ Design and simulation of HPTs with nanoscale electron injectors
● Fabrication and characterization of SPDs with nanoscale electron injectors
√ Development of fabrication for nanoscale injectors by using e-beam lithography
√ Fabrication and characterization of InGaP/GaAs HPTs with high optical gain
√ Design optical shuttering circuit by using fabricated HPTs
√ Development of transparent electrode formation for backside fabrication
● Development of arrayed SPDs and single photon detecting circuit
√ Fabrication of sub-wavelength structures for anti-reflection
√ Development of arrayed InP/GaAsSb/InGaAs HPTs
√ Design of laser range finder with high resolving power using fabricated SPDs
Expected Contribution
● The SPDs developed in this research will dramatically improve the sensitivity of the nano-bio sensor and imaging systems.
● The devices can be utilized in various application areas that requires ultra-low power, low noise, and highly sensitive optical detections.
● This project is also investigating quantum effects of the semiconductor devices and materials which will help to understand and enhance analysis of the semiconductor devices fabricated by nanoscale semiconductor processing technologies.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구계획 요약문 ... 4
• 1. 국문요약문 ... 4
• II. 연구결과 요약문 ... 5
• 1. 국문요약문 ... 5
• 2. 영문요약문 ... 6
• III. 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 16
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 47
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 51
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 52
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 53
• 8. 참고문헌 ... 53
• 9. 연구성과 ... 56
• 10. 기타사항 ... 63