초록 ▼

◻ 연구개요
본 연구의 목표는, 매우 큰 energy band gap(Eg = 3.4 ~ 6.2 eV)을 가지고 있어서 자외선(UV) 영역(파장:360~200 nm)에서 그 응용성이 무한함에도 불구하고, 현재까지 고품위 결정성장 및 고출력 소자제작이 어려워 응용을 잘 하지 못하고 있는 “Al_xGa_1-xN 반도체”를 선택 영역 성장(selective area growth, SAG) 공정기술을 이용한 coaxial nonpolar 1차원 반도체(Nanowire, NW) 구조 제작기술, NW의

◻ 연구개요
본 연구의 목표는, 매우 큰 energy band gap(Eg = 3.4 ~ 6.2 eV)을 가지고 있어서 자외선(UV) 영역(파장:360~200 nm)에서 그 응용성이 무한함에도 불구하고, 현재까지 고품위 결정성장 및 고출력 소자제작이 어려워 응용을 잘 하지 못하고 있는 “Al_xGa_1-xN 반도체”를 선택 영역 성장(selective area growth, SAG) 공정기술을 이용한 coaxial nonpolar 1차원 반도체(Nanowire, NW) 구조 제작기술, NW의 m-plane을 이용한 무극성 Al_xGa_1-xN/AlN & Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN 다중양자우물층(multiple quantum well, MQW) 구조체 제작 공정기술 및 Ag@SiO₂ nanoparticle(NP) 기반 surface plasmon(SP) 기술들의 개발을 통한 고효율 Nonpolar Nanowire UV-LED 제작기술을 개발하는 것이다. 기존기술 한계를 극복하고 그 응용한계를 quantum jump 하고자 하는 원천기술을 개발하는 연구임.

◻ 연구 목표대비 연구결과
■ 초미세 나노-홀 패터닝 제어에 의한 SAG 기반 nanowire template 제작 공정기술 개발
- SiO₂/n-Si 기판 상에 KrF excimer laser scanner 및 e-beam lithography를 이용한 고균일 초미세 나노-홀 패터닝 공정기술 개발
- Pulse mode MOCVD 기법 기반 고균일/고밀도 질화물 나노와이어 에피택시 성장공정기술 개발
* 나노-홀 직경/간격 제어-분해능: 70 ~ 330 nm / 65 ~ 310 nm, 나노와이어 직경&길이 균일도: ~97%
■ Core-shell nonpolar Al_xGa_1-xN/AlN MQW NW 나노구조체 제작 공정기술 개발
- “Pulse mode + continuous mode” 기반의 MOCVD 기법을 이용한 고밀도 Al_0.32Ga_0.68N 나노와이어 구조체 에피택시 성장 공정기술 개발
- Nonpolar Al_0.45Ga_0.55N/AlN MQW(3 pair) 에피택시 성장 공정기술 개발
* QW 발광파장: 282 nm at 88 K, Core NW 발광파장: 304 nm at 88 K
■ 발광-비표면적 극대화를 위한 이종물질 간 격자 배향 orientation 분석/제어기술 및 KrF laser scanner 기반 lithography 공정기술 고도화
- 질화물(0001)/Si(111) 간의 격자 배향 orientation 분석을 통한 fill-factor 극대화 나노와이어 에피택시 성장 공정기술 설계
- 대면적/고균일 나노-홀 패터닝 template 제작을 위한 KrF excimer laser scanner 기반 lithography 공정기술 고도화
* 대면적 나노-홀 직경&간격 균일도: ~95%, Fill-factor: ~70%
■ 무극성 core-shell Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN MQW NW 및 Ag@SiO₂ 기반의 surface plasmon을 이용한 고출력/고효율 UV-B LED 제작 공정기술 개발
- Boundary layer 제어에 의한 core-shell Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN MQW 나노구조체 에피택시 성장 공정기술 설계 및 UV-B LED 제작 공정기술 개발
- 발광-비표면적 극대화형 “core-shell MQW + NW + Ag@SiO₂” 기반의 고출력/고효율 UV-B LED 제작 공정기술 개발
* UV 발광파장: 295 nm, 동작전압: ~6 V, Chip size: 1x1 ㎟

◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
■ 본 연구과제에서 개발된 결과물은 기존의 유해가스를 사용하는 자외선 램프를 대체할 수 있는 차세대 자외선 광원 제작 원천기술로써, 해당 기술을 국내 산·학·연에 제공하여 국가 R&D 결과물의 기술공유 및 상품화 모색에 활용이 가능함.
■ 자외선 광원의 거대 시장인 살균/정화 및 의료/바이오 응용시장 활성화 및 지역 내 관련 산업체들의 신상품 개발 요구에 부응함과 더불어 지역경제 활성화에 기여할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구개발과제의 최종목표 ... 5
• 1-3. 연도별 개발목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. 1차년도 ... 6
• 2-2. 2차년도 ... 9
• 2-3. 3차년도 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 3-1. 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 3-2. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3-3. 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 37