Research

미래반도체소자 연구실에 오신 것을 환영합니다. 우리 연구실은 미래 사회에 사용될 수 있는 반도체 나노구조 기반 전자소자 및 광전소자를 연구하고 있습니다. 아래 우리 연구실에서 수행하는 연구과제에 대한 내용이 있습니다.

I. Super Steep Subthreshold Swing 미래소자용 나노구조소재 합성 및 소자공정 원천기술 개발

[과제개요]

[연구목표]

[연구동기]

현재까지 실리콘을 이용한 반도체 소자 제작기술이 지속적으로 발전함에도 불구하고 IMEC 연구원들은 향후 수 노드에서 기술적 한계에 직면할 것이라고 전망하며 새로운 소재 및 구조를 포함한 폭넓은 기술개발의 필요성을 강조함. 이에 따라 차세대 반도체 소자를 구현하기 위해서는 전산모사를 통한 새로운 소자구조설계 및 특성예측, 에피성장을 통한 다양한 소재합성 및 저차원소재 나노공정기술개발 등의 다양한 융합기술이 필요함을 알 수 있음. 국제 반도체 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductor)에 따르면 차세대 고성능 반도체 기술확보를 위해서는 4-decade 전류 범위 내에서 최소 60 mV/dec이하의 SS를 극복해야할 기술로 명시하고 있으며 이를 확보하기 위해서는 새로운 동작원리를 가지는 전계효과 트랜지스터의 개발이 필요함

[연구개발내용]

고집적 회로를 갖는 반도체 전자산업에서 지속적인 미래 경쟁력을 가질 수 있는 새로운 소재 및 동작원리를 가지는 채널소자의 개발이 필요함에 따라 저차원소재 이종접합구조(1D-3D/2D-3D) 에피성장, 소자공정, 특성평가 및 전산모사 기반의 채널소자 구조설계를 통하여 관련 독점적 원천기술을 개발하고 이에 따른 반도체 소재, 공정, 측정 및 설계기술 전문성을 함께 보유한 융합 고급 전문인력을 양성

II. 근적외선 대역 단일광자검출기 핵심기술확보 및 국산화를 위한 연구

[과제개요]

[연구목표]

InGaAs 기반 Avalanche Photodetector(APD) 설계 및 성장
InGaAs APD 단위공정 기술개발(Diffusion 도핑확산 기술, 표면연마 및 무반사 코팅막 제작기술, 누설전류 방지막 제작기술, 메탈-반도체 오믹접합 형성기술 등)
단일광자검출기 소자 특성 분석 및 Geiger모드 특성평가

[연구동기]

양자기술은 양자역학의 원리를 활용하여 정보를 처리하고 전송하는 기술을 의미함. 최근 양자기술은 다양한 분야에서 중요성이 커지고 있으며, 특히 단일양자광원(Single photon source)은 양자컴퓨팅, 양자통신 및 양자계측 등 다양한 분야에 쓰이기 때문에 활용 가치가 매우 높음. 양자기술 및 그를 응용한 양자통신시스템을 구성함에 있어서 핵심부품으로 단일양자광원과 단일광자검출기가 필요함. 1000 nm ~ 1650 nm 파장대역에서 동작하는 단일광자검출기는 자유공간 및 광섬유 기반 유선 양자 암호통신에 사용될 수 있는 이유로 최근 많은 연구가 이루어지고 있음. 이 파장대역의 단일광자검출기를 제작하기 위해서는 InGaAs 기반의 에피성장기술, 구조설계, 소자공정 및 특성평가로 이루어지는 다양하고 고난이도 요소기술들이 유기적으로 연계되어야만 개발이 가능한 기술 진입 장벽이 매우 높은 기술임. 본 연구에서는 미래 국방기술로 사용될 수 있는 근적외선 대역 단일광자검출기의 핵심기술을 확보하고자 함

[연구개발내용]

본 연구의 최종목표는 1000 nm ~ 1650 nm 파장대역에서 동작하는 단일광자검출기의 핵심소재인 InGaAs 에피기술 확보임. 단일광자검출기 구현을 위해 구조설계, 에피성장, 단위공정 기술 최적화 연구를 수행하고 InGaAs기반 APD를 제작함. 이를 위하여 (1) InGaAs 기반 단일광자검출기: 포아송 방정식에 의한 이종접합구조의 전기장 분포를 계산하여 최적의 APD구조를 설계하고 (2) 설계된 APD 구조를 기반으로 화학기상증착장치를 이용해 InGaAs 에피구조를 성장하고 (3) 에피소재를 통해 APD 소자의 단위공정 기술 확보하고자 함

미래 반도체 소자 연구실