초록 ▼

□ 연구개요
ㅇ 극소 정전용량을 갖는 전자주입 구조를 통하여 3차원 양자구속 효과를 유도함으로써 Sensitivity를 극대화 할 수 있는 검출소자에 대한 이론적 규명, 소자의 제작 및 특성 분석
- 포토트랜지스터형 전자주입 기반 SWIR 단일광자 검출소자 개발
- 결함제어형 전자주입 기반 SWIR 단일광자 검출소자 개발
ㅇ 최종적으로 200 K 이상에서 동작하는 전자주입형 검출소자로 구성된 320×256 SWIR 이미징 센서 개발
ㅇ 전자주입형 단일광자 검출센서: 고온동작·저잡음·고감도 세계최고 수준 개

□ 연구개요
ㅇ 극소 정전용량을 갖는 전자주입 구조를 통하여 3차원 양자구속 효과를 유도함으로써 Sensitivity를 극대화 할 수 있는 검출소자에 대한 이론적 규명, 소자의 제작 및 특성 분석
- 포토트랜지스터형 전자주입 기반 SWIR 단일광자 검출소자 개발
- 결함제어형 전자주입 기반 SWIR 단일광자 검출소자 개발
ㅇ 최종적으로 200 K 이상에서 동작하는 전자주입형 검출소자로 구성된 320×256 SWIR 이미징 센서 개발
ㅇ 전자주입형 단일광자 검출센서: 고온동작·저잡음·고감도 세계최고 수준 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
ㅇ 1차년도(2020년): 전자주입형 단일광자 검출소자 설계 및 공정 조건 확보
- Silvaco 시뮬레이터 사용 저잡음 포토트랜지스터 설계
- 포토트랜지스터 공정 및 미세화 공정기술 확보
- 소자 DFT 및 Montecarlo 시뮬레이터 이용 결함제어 소자 설계
- 유전체 메트릭스 안에서의 이온 주입 프로세스 및 결함 에너지 레벨 모의실험
ㅇ 2차년도(2021년): 전자주입형 SWIR 단일광자 검출소자 공정 최적화 및 성능 신뢰성 테스트
- Base 지름 축소를 위한 Lateral Digital Etching 기술 개발
- Passivation을 통한 포토트랜지스터 성능 향상 기술 확보
- 고품질의 Defect-free 유전체 성장 연구 및 Focused Ion Beam (FIB)을 이용한 이온 주입 공정 최적화
- 두 유형의 단일광자 검출 단위소자 제작 및 신뢰성 평가
ㅇ 3차년도(2022년): 100×100 전자주입형 SWIR 단일광자 검출소자 및 하이브리드 인터커넥션 기술 확보
- 양자효율 향상을 위한 Multi-channel Injection 기반의 단일광자 검출소자 제작
- 평탄화된 폴리머층에서 배열인듐범퍼 기반 Interconnection 플랫폼 공정 확보
- 포토트랜지스터형 및 결함제어형 100×100 단일광자 검출 배열 센서 제작 및 특성평가
ㅇ 4차년도(2023년): 320×256 전자주입형 SWIR 검출소자 및 특성기법 개발
- 검출소자와 출력회로의 Interconnection 공정 기술 최적화
- 포토트랜지스터형 및 결함제어형 320×256 단일광자 검출 배열 센서 제작 및 특성평가
- 320×256 단일광자 검출 배열센서 이미징 특성 분석

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
ㅇ (단일광자 검출소자 센서기술) 국내의 적외선 센서기술은 국방과학연구소를 중심으로 제한된 대학 및 연구소, 기업이 연구를 수행 중에 있어 기술의 발전 속도가 상대적으로 늦고 비정상적 시장 생태계가 조성됨. 기존의 아발란치 포토다이오드를 이용한 단일광자 검출연구를 탈피하고 새로운 개념의 전자주입형 단일광자 검출기술에 대한 연구를 수행함으로써 국내 적외선 센서기술 연구 범위를 확장할 수 있음
ㅇ (단일광자 검출소자 제조기술) 대학, 정부출연 및 기업 연구소 등의 디텍터 자체의 제조기술은 매우 월등하지만 디텍터로부터 나온 출력 신호의 증폭 및 제어에 필요한 ROIC와의 연결 제조 기술력은 많이 부족함. 본 과제를 수행함으로써 균일성과 신뢰성이 향상된 다음과 같은 제조공정 기술력을 확보하여 기술 이전을 타진
ㅇ 본 과제의 성격은 기초 연구지원 사업이지만 성공적인 R&D를 통하여 광센서의 밸류-체인(Value-Chain)에서 가장 중요한 부가 가치를 창출할 수 있는 기업체를 발굴하여 단일광자 검출시스템의 핵심 부품을 국산화 시킬 수 있도록 향후 기술 사업화에도 큰 관심을 가질 예정임

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구 개발의 최종 목표 ... 4
• (2) 연차별 연구목표 ... 4
• (3) 평가 착안점 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 1) 연구결과의 의미 및 중요성 ... 13
• 2) 연구개발성과 활용에 따른 기술적, 사회·경제적 파급효과 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 32