초록 ▼

최종목표
○ 과제 목표
- 외과 절개 수술용 Nd:YAG 레이저 안정화를 위한 저가·고감도 실리콘 근적외선 검출용 수광소자 (1,064nm 파장 시제품) 및 특성 최적화 기술개발
○ 최종 산출물
- 1,064 nm 파장 검출을 위한 고감도 실리콘 IoT 소자 시제품 개발
- 상용화 및 기술이전을 위한 소자 제작 원천기술
- 근적외선 수광소자 검출 특성분석 기술

개발내용 및 결과
○ 1,064 nm 파장 검출용 고감도 실리콘 수광소자 시제품 및 상용 제작 기술 개발
- 경제성이

최종목표
○ 과제 목표
- 외과 절개 수술용 Nd:YAG 레이저 안정화를 위한 저가·고감도 실리콘 근적외선 검출용 수광소자 (1,064nm 파장 시제품) 및 특성 최적화 기술개발
○ 최종 산출물
- 1,064 nm 파장 검출을 위한 고감도 실리콘 IoT 소자 시제품 개발
- 상용화 및 기술이전을 위한 소자 제작 원천기술
- 근적외선 수광소자 검출 특성분석 기술

개발내용 및 결과
○ 1,064 nm 파장 검출용 고감도 실리콘 수광소자 시제품 및 상용 제작 기술 개발
- 경제성이 우수한 실리콘 수광소자에 나노기술(실리콘 수직 나노선 어레이)을 적용하여 감응도를 향상시킴
※ 수직 나노선 어레이는 주변 나노선에서 반사되는 빛을 재흡수하여 감응도를 향상시킴
- 개발 시제품은 저가·대량생산에 장점을 가져 기존 화합물 기반 수광 소자보다 경제성이 우수함

○ 연구개발 세부내용
(1) 실리콘 수광소자의 특성예측을 위한 전산모사 기술
- 광학적 특성분석 (반사, 투과, 흡수) 전산모사 플랫폼 구축
- 광응답 특성분석 전산모사 플랫폼 구축
- 실제 측정값과의 보정을 통한 전산모사 정확도 향상
- 실리콘 수광소자의 기판 두께 및 나노선 구조 확립
(2) 실리콘 나노선 수광소자 제작 기술
- 실리콘 수직 나노선 제작 반도체 단위공정 기술 개발
- PN 접합 형성기술 개발
- 실리콘 수직 나노선 수광소자 시제품 제작
- 수광소자 패키징 기술 개발
(3) 실리콘 수광소자 특성분석 기술
- 광학적 특성 측정을 위한 시스템 구축
- 광응답 특성 측정을 위한 시스템 구축
- 실리콘 수광소자 시제품 특성분석
- 결과 피드백을 통한 특성 최적화 (나노선 직경 및 기판 두께 변화)
(4) 의료기기 활용을 위한 테스트베드 구축 및 성능평가
- 실리콘 나노선 수광소자 패키징칩 제작
- 모바일 심박수 측정 시스템 설계 및 제작
- 의료용 레이저 파워 모니터링 시스템 설계 및 제작
- 테스트베드의 실증을 통한 성능평가
○ 개발 시제품의 성능

기술개발배경
○ ICT 융합 센서 원천기술 확보가 시급
- 4차 산업혁명 시대의 도래로 센서 수요가 급증
- 우리나라 센서부품 기술은 취약하며 전량 수입에 의존
- 선진국가와 비교하여 3-5년의 기술격차를 보임
- 특히 의료기기, CCTV 등에 활용되는 광센서 원천기술 취약
○ 의료 ICT 관련 기술 개발의 필요성 증대
- 국산 의료기기의 경쟁력 확보를 위해 정부 차원에서 핵심 원천기술 개발을 추진
- 정부의 세계 7대 의료기기 강국 진입목표 (2020년) 설정
·의료기기산업 중장기 발전계획 발표(7개 부처 합동)
·의료기기산업에서 ICT 융합 센서 기술이 차지하는 비중이 큼
○ 의료분야에서의 Nd:YAG 레이저 검출기술 개발의 필요성
- Nd:YAG 검출용 센서는 현재 전량 수입에 의존함
※ 국내 센서 원천기술 부재
- 기존 화합물 수광소자보다 경제성이 우수한 수광소자 필요성 증대
※ 화합물 센서는 검출특성은 우수하나, 저가·대량생산에 부적합
※ 경제성이 우수한 실리콘 수광소자의 성능 향상을 위한 연구가 활발히 진행 중

핵심개발기술의 의의
○ 국산 반도체 기술을 활용한 100% 국산 수광소자 및 원천기술 개발
- 실리콘 기술과 나노기술을 융복합하여 고감응도 실리콘 수광소자를 세계최초로 개발하고자 함
- 순수 국산 원천기술 확보를 통해 국가 경쟁력 향상 도모
- 개발기술은 기존 수광소자보다 경제성이 우수해 세계 시장에서도 경쟁력 있는 기술임
- 수입 대체효과뿐만 아니라 신산업 창출이 기대됨
○ 원천기술의 응용분야 확장 가능성
- 개발 근적외선 수광소자는 1차적으로 의료기기에 활용가능
- 미래산업 전반에 확용이 가능한 범용기술임
※ 자율주행, 보안/감시, 의료, 통신, 나이트비전 등
- 수광소자 외에 다양한 광학소자에도 적용 가능한 기술임
※태양전지, 열전발전 등 에너지 분야
※가스센서, 바이오센서, 수질센서 등 IoT 센서 분야

적용분야
○ 근적외선 수광소자를 필요로 하는 산업 분야
- 의료용 Nd:YAG 레이저 수술기기의 실시간 파워모니터링
- 자율주행차량의 LiDAR 시스템의 수광부
- 보안/감시분야 근적외선 CCTV 의 수광부
- Time of flight (TOF) 시스템의 수광부
- 국방/항공분야 나이트비전 시스템의 수광부

(출처 : 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 12
• 국문 요약문 ... 17
• 목차 ... 21
• 표목차 ... 23
• 그림목차 ... 24
• 제 1 장 서론 ... 27
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 27
• 1. 개발 대상 기술·제품의 개요 및 중요성 ... 27
• 2. 개발 대상 기술·제품의 필요성 ... 29
• 제 2 절 국내·외 관련 기술 및 시장의 현황 ... 29
• 1. 국내·외 관련 기술 동향 ... 29
• 2. 국내·외 관련 시장 현황 ... 30
• 3. 국내·외 관련 표준화 현황 ... 32
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급효과 ... 32
• 1. 기술적 파급효과 ... 32
• 2. 경제적 파급효과 ... 32
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 34
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 34
• 1. 최종 목표 ... 34
• 2. 정량적 목표 ... 35
• 3. 정량적 목표 평가방법 ... 36
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발범위 ... 37
• 1. 1차년도(2018년) 개발 내용 ... 37
• 2. 기관별 세부 개발 내용 및 개발범위 ... 38
• 제 3 장 결과 및 향후계획 ... 42
• 제 1 절 연구개발 결과 ... 42
• 1. 연차 연구개발 추진 일정 ... 42
• 2. 연차 연구개발 추진 실적 ... 43
• 3. 기술개발 결과 ... 46
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 73
• 1. 기술개발 추진 전략 ... 73
• 2. 기술개발 추진 체계 ... 74
• 제 3 절 시장현황 및 사업화 전망 ... 75
• 1. 국내·외 센서 시장 현황 ... 75
• 2. 사업화 전망 ... 76
• 3. 사업화 결과 ... 83
• 제 4 절 사업비 사용현황 ... 92
• 1. 비목별 총괄발표 ... 92
• 2. 수행기관별 사업비 집행비목별 총괄표 ... 92
• 3. 협약변경 내용 ... 93
• 4. 참여연구원 ... 94
• 제 5 절 연구개발결과의 활용계획 ... 95
• 1. 실리콘 나노선 수광소자 관련기술의 활용계획 ... 95
• 【별첨 2】자체보안관리진단표 ... 98
• 끝페이지 ... 100