초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
￭ 최종 목표 : 리소그라피기술 기반 광도파로-플라즈몬 변환 소자 구현
￭ 전체 내용
차세대 고속-고집적 소자의 구현에 있어 금속배선 RC delay와 광회절 한계는 나노전자소자와 실리콘포토닉스 기술 발전에 큰 걸림돌이 된다. 집적화 플라즈모닉스 기술은 양자점/양자우물의 엑시톤과 나노금속구조 도파플라즈몬 간의 에너지교환 현상을 이용하여 이러한 문제를 해결할 수 있는 반면, 반도체물질의 뭉쳐짐 현상, 고제조비용, 고온공정 등은 소자집적화에 걸림돌이 된다. 본 연구과제에서는 상기 문제점들을 극

□ 연구개발 목표 및 내용
￭ 최종 목표 : 리소그라피기술 기반 광도파로-플라즈몬 변환 소자 구현
￭ 전체 내용
차세대 고속-고집적 소자의 구현에 있어 금속배선 RC delay와 광회절 한계는 나노전자소자와 실리콘포토닉스 기술 발전에 큰 걸림돌이 된다. 집적화 플라즈모닉스 기술은 양자점/양자우물의 엑시톤과 나노금속구조 도파플라즈몬 간의 에너지교환 현상을 이용하여 이러한 문제를 해결할 수 있는 반면, 반도체물질의 뭉쳐짐 현상, 고제조비용, 고온공정 등은 소자집적화에 걸림돌이 된다. 본 연구과제에서는 상기 문제점들을 극복할 수 있는 방안으로 금속나노선도파로의 표면플라즈몬과 2차원 반도체의 엑시톤 간 가변적 상호에너지 교환 현상을 이용하는 플라즈몬-엑시톤 변환소자 원리를 개발, 나노광통신회로 구현의 원천 요소기술들을 제안 한다. 이를 더욱 발전시켜 리소그리피 기술기반 칩-집적형 소자구현을 통해 상용화 근접 기술단계로 도약하고, 고급-다기능 소자동작원리 개발을 통해 기술 파급력을 높이는 것이 본 제안연구의 목표이며 연구내용은 다음과 같다. 1) 전광 구동 및 광전 효과 이용 플라즈모닉 집적회로구 (논리동작, 파장변환 및 다중화 파장 분배) 플라즈모닉 집적회로구현. 2) 2차원 반도체 및 광도파로의 칩 집적화 공정개발

□ 연구개발성과
• 엑시톤-플라즈몬 가변현상을 이용한 AND, OR, half-adder, 4-to-2 binary encoder 등의 논리동작원리 등을 최초로 구현
• 리소그라피기반 플라즈모닉 광도파로에서 엑시톤-플라즈몬 가변현상을 최초로 구현, 이를 통해 복잡-다기능화된 기능성 소자 제작 기반 확보
• 화학기상증착장비를 이용한 다양한 2차원 반도체 합성 및 조건 최적화
• 2차원 반도체의 기판 집적화 과정에서 발견된 이종결함 도메인 성장메커니즘 규명
• 이종 2차원 반도체를 사용한 리소그래피 기반 엑시톤-플라즈몬 변환 논리소자 구현
• 유전체 나노구조에 기반한 플라즈모닉 하이브리드 구조를 제안, 엑시톤-플라즈몬 변환소자 구현 시 발광소자 및 광전변환 소자의 발광효율 및 광전변환 효율 증폭 구조 구현
• 리소그래피로 패터닝한 광도파로 이용 다기능 광전소자 구현방법 제안

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 연구를 통해 진행된 소자 광전효율 증대 방안과 단일층 2차원 반도체의 광전소자 활용 방안은 칩집적화 광통신 소자기술 뿐만 아니라 기타 다양한 광전소자 (태양전지, LED, phototransistor, photodetector 등)와 유연소자 분야에도 활용될 수 있으며, 융복합 분야로 부각되고 있는 바이오 칩 분야에서도 광학 신호 증폭용으로 활용될 수 있다.
본 연구는 나노광통신회로 구현을 위한 기초적인 단계로, 개념 연구 초기에 머물러 있는 점을 고려하면 향후 지속적인 성능향상 및 응용 연구가 필요하다. 이를 위해 먼저 대면적/고품질의 단일층 2차원 반도체 성장을 통해 안정적인 재료 확보가 선행되어야 하며 이러한 재료에 기반한 광도파로 및 광전소자 등을 리소그리피 집적공정을 통해 어레이화 하는 연구가 지속적으로 필요하다. 또한, 칩 집적화된 LED와 같은 발광소자를 통해 칩 레밸 광원과 접목시키면 본 연구을 상용화 가능성을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 6
• 1) 연구수행 결과 ... 6
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 21
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 22
• 6. 참고문헌 ... 22
• 끝페이지 ... 22