1. 연구분야
가. 연구물질
본 연구실에서 각종 소자용으로 사용하는 질화물반도체(III-N; AlN, GaN, InN etc) 물질은 밴드갭 0.7 eV에서부터 6.4 eV 까지 조절할 수 있어 많은 장점을 가지고 있다. 물질 박막 제조는 molecular beam epitaxy (MBE) 방법으로 한다.
탄성파(SAW, BAW) 연구를 위한 AlN 계열은 넓은 밴드갭을 갖으며 표면 이동속도가 빨라 5G 용 대역필터로 중요한 물질이다. 또한 III-N nanorod/2D 이종접합구조는 반응면적이 넓고 고온 및 극한 환경에서도 유해 가스에 대하여 높은 반응도를 보이므로 가스센서 응용에 적합한 물질이다. InN/In2O3 이종접합구조는 밴드갭 엔지니어링을 통한 넓은 광 흡수 스펙트럼을 얻을 수 있어 태양전지(solar cell, photovoltaic device) 응용에 큰 장점이 있다. 뿐만아니라 GaN/AlGaN HEMT 소자는 차세대 DC, RF 전력소자(power device) 응용에도 중요한 물질이며, GaN/InGaN 구조는 청색 발광소자(LED, LD, PD) 에 널리 사용되고 있다. 아래사진은 실험실에서 보유한 MBE 장치이다.
나. 연구분야 소자
- 표면탄성파(SAW) 소자
- 가스 센서(Sensor)
- 태양전지(Solar cell)
2. 소자별 연구내용
가. 표면탄성파(SAW) 소자
현재 상용 주파수 대역은 스마트폰의 급속한 보급과 웨어러블 기기, 사물인터넷(IoT) 등 새로운 기술이 부상하면서 포화상태에 이르렀다. 5G 이동통신 시대를 앞두고 대역폭에 대응하는데 한계가 있기 때문에 더 빠르게 대량의 정보 통신이 이뤄질 수 있도록 28㎓, 38㎓, 70㎓ 등 초 고주파 대역 활용이 논의되고 있다. 이런 고주파 대역에서 성능경쟁력이 뛰어난 체적탄성파(BAW)필터 기술이 조명되고 있다. 본 연구실에서는 5G시대에 맞는 고주파수 대역폭에 적합한 Langasite (LGS), AlN등의 물질을 사용 소자설계 및 제작 작업을 하고 있다.
나. 가스 센서(sensor)
오늘날 자동차 와 에너지 사용 증가에 따른 대기오염 정도가 심각한 수준에 이르고 있어 사람에게 유해한 가스 감지소자는 매우 중요한 부분이다. 본 연구실에서는 나노구조반도체와 2D 물질 이종접합 구조를 제작 고온과 극한 환경에서 NOx, H2S, CO 등 다양한 유해가스를 감지하는 소자 제작 및 평가를 통하여 높은 반응도를 보이는 차세대 센서를 연구하고 있다.
다. 태양전지(Solar cell)
현재 신재생 에너지를 대표하는 Si 기반 태양전지는 널리 보급되어 있다. 본 연구실에서는 질화물반도체(III-N) 중 작은 밴드갭을 갖는 InN 물질을 이용 단파장부터 장파장까지 흡수가능한 차세대 태양전지 구조 설계 및 제작 평가를 하고 있다.
