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연구개요
GaN를 기반으로 한 극환환경 센서 융합 플랫폼 개발 실현의 기술 요소인 GaN 전력 소자, 센서 기술 확보를 목표로 수행한 연구내용은 다음과 같음.
● 센서단위소자 기술 개발 및 극한환경 성능향상 센서소자 공정 개발
(감도저하 = - 50 %, @ 450 ℃, 300Krad(Si) )
● 극한환경성능 평가 체계 수립 및 센서플랫폼 극한환경 안정성 및 신뢰성 평가
(극저온 –150 ℃, 초고온 500 ℃ 소자평가, 고방사선(300Krad(Si)) 실험수행)
● 센서전산모사플랫폼 개발
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연구개요
GaN를 기반으로 한 극환환경 센서 융합 플랫폼 개발 실현의 기술 요소인 GaN 전력 소자, 센서 기술 확보를 목표로 수행한 연구내용은 다음과 같음.
● 센서단위소자 기술 개발 및 극한환경 성능향상 센서소자 공정 개발
(감도저하 = - 50 %, @ 450 ℃, 300Krad(Si) )
● 극한환경성능 평가 체계 수립 및 센서플랫폼 극한환경 안정성 및 신뢰성 평가
(극저온 –150 ℃, 초고온 500 ℃ 소자평가, 고방사선(300Krad(Si)) 실험수행)
● 센서전산모사플랫폼 개발
● 센서 어레이 공정 개발 및 회로 설계, 센서 및 회로의 온칩 집적화 요소기술 개발 (단위소자 성능평가, 회로 시뮬레이션)

연구 목표대비 연구결과
1. GaN 기반의 센서 공정 및 소자 개발
● 센서단위소자 공정개발
- 쇼트키다이오드, FET, 박막형 센서의 단위 공정 확보
● 극한환경 성능향상 센서소자 공정개발
- 극한환경 성능평가를 통한 문제점 및 개선방안 도출하여 평가시스템 구축
● 센서어레이 집적화를 위한 요소기술개발
- 단위센서 어레이 집적화를 위한 interconnect 및 via 공정확보
- 집적 공정 단순화를 위한 2단자형 FET 센서소자 개발
● 센서회로설계
- 증강형 및 공핍형 FET를 이용한 회로설계를 위한 모델파라미터 확보

2. 극한환경 성능 및 신뢰성 평가
● 극한환경 성능평가 체계
- 보유장비 개조를 통한 극한환경센서 성능평가 체계구축
● 센서전산모사 플랫폼
- 센서설계 및 모델링을 위한 전산모사 플랫폼
● 개발센서 극한환경 성능 평가
극저온 –150 ℃, 초고온 500 ℃ 소자평가, 고방사선(300Krad(Si)) 수소감지 특성 확보

연구개발결과의 중요성
● 극한 환경용 센서 시스템을 위한 국내 반도체 설계 및 제작환경 구축
● 극한 환경에서 동작하는 센서 시스템은 향후 우주, 극지, 심해, 지하 산업 개발에 필수적인 각종 기기와 장비에 탑재될 것임
● 극한 환경 특성 상 원격으로 제어되는 각종 무인 기기 및 장비간의 정보 획득과 교류를 위한 M2M, 더 나아가 극한환경에서의 사물 인터넷 기술 구현의 원천기술 선점
● 선진국 대비 취약한 극한환경 전자기술에 대한 중요성 인식 및 관련 인프라 확충 및 인력 양성의 계기 마련
● 극한 환경에서의 신뢰성 평가 기준 및 체계는 상용화 기술 선점을 위한 큰 역할
● 우주 임무를 수행하는 핵심 전자 부품 뿐만 아니라 다양한 극한 환경 기술로의 이전
● 극한 환경 기술은 고부가가치의 첨단 제조업으로서 국내의 수준 높은 반도체 제조 기술과 접목하여 해외 의존도를 줄이고, 개발도상국으로의 기술 이전 및 수출

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 개요 ... 4
• 나. 연구의 필요성 및 중요성 ... 5
• 다. 연구목표 및 내용 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• (1) GaN 기반 트랜지스터의 내방사선 특성 및 회복 특성 평가 ... 7
• (2) GaN 기반 트랜지스터의 빔전류에 따른 내방사선 특성 평가 ... 8
• (3) GaN FET 소자 내방사선 특성의 양성자 에너지 의존도 평가 ... 8
• (4) 저온 환경에서 GaN 기반 트랜지스터의 전기적 특성 평가 ... 8
• (5) 모델링에 기반한 GaN 트랜지스터의 모빌리티 추출방법 고안 ... 9
• (7) FET type센서의 drain전압조건에 따른 센서성능향상 ... 10
• (8) GaN 수소가스센서의 내방사선 특성 평가 ... 11
• (9) GaN 수소가스센서의 고온동작 평가 ... 11
• (10) 수소가스센서의 감지성능 향상 ... 12
• (11) 센서회로설계를 위한 증강형(normally-off) 및 공핍형(normally-on) GaN FET의 Spice Model Parameter 추출 ... 12
• (12) 센서어레이 집적화를 위한 단위소자 단순화 연구 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 가. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 나. 연구개발결과의 활용방안 ... 14
• 다. 기대성과 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 27
• 끝페이지 ... 42