19ZB1700, Development of GaN Nanowire-based NO2 Gas Sensor Device,
Hokyun Ahn
Abstract
요 약 문
I. 제 목 GaN Nanowire 구조 기반 NO2 가스 센서 소자 개발
II. 연구목적 및 중요성 최근 신 반도체 소재인 GaN은 재료가 갖는 물리적 특성으로 인하여 내식성 및 고온에도 안정적이어서 기존의 실리콘 등 타 반도체 재료에 비해 탁월한 장점을 갖기 때문에, RF 부품 및 전력반도체 분야 등 다양한 분야에 적용되고 있으며, 최근 센서 분야에서도 GaN HEMT(High Electron Mobility Transistor) 구조 기반 고감도 가스 센서 연구가 활발히 진행되고 있다. 2015년 IMEC에서는 GaN 센서를 이용하여 air quality를 monitoring하는 고감도 NO2 가스 센서를 발표하였다. 이미 선진국이나 글로벌 기업에 선점된 MEMS 또는 Si 센서와는 달리, GaN 센서는 차세대 재료 기술로 본격적으로 시장을 주도하는 시기는 5 ~ 10여년 후로 예상되므로 기술적 선점이 반드시 필요한 분야이며, GaN 센서는 가스 센서 외에 향후 암 진단 등 고감도 바이오센서 등으로 활용도가 높은 유망한 기술로 관련 분야의 시장을 개척하고 시스템을 선도하기 위해서는 이에 대한 연구가 시급한 실정이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 연구에서는 GaN nanowire 구조 최적화를 통해 GaN 센서를 개발할 예정이며, GaN 센서의 나노구조물 미세패턴 형성 기술, 건식식각 및 후처리 공정 기술, Functionalization 공정 기술 등의 개발이 필요하다.
III. 연구내용 및 범위 본 연구는 GaN Nanowire 구조물을 기반으로 하여, NO2 가스 센서 및 가스 센서 소자 플랫폼을 개발하는 과제로써, 연구내용 및 범위는 다음과 같다. - 50nm급 GaN Nanowire 구조물 및 제작 공정 개발 - 기능화 공정 개발 (Pt metallization 공정) - FET-type GaN 센서 소자 개발
IV. 연구결과 본 연구과제의 1차년도 및 2차년도 주요 연구결과는 다음과 같다 1. GaN 나노구조물 공정 개발 - GaN 나노구조물 설계 및 패터닝 공정 개발 - GaN 나노구조물 제작용 건식식각 공정 개발 - GaN 나노구조물 제작용 TMAH 후처리 공정 개발
2. FET-type GaN 센서 소자 개발 - FET-type GaN 센서 소자 설계 - FET-type GaN 센서 소자 단위공정 개발 - FET-type GaN 센서 소자 공정 - FET-type GaN 센서 소자 성능 분석
3. Bottom-up GaN 센서 소자 개발 - GaN Nanowire 성장 공정 - GaN Nanowire 복합 조 센서 소자 공정 및 성능 분석
V. 기대성과 및 건의 본 과제는 최근 무선통신 및 전력반도체 분야에서 부각되고 있는 GaN 반도체를 기반으로 하여, 고감도 가스 센서를 개발하는 과제로써, GaN 반도체 가스센서는 기존의 전기화학식 또는 광학식 센서와 달리, 소형화 및 저전력화가 가능하며, 스마트 폰 등 모바일 기기와 연계될 수 있는 실시간 대기환경 모니터링용 가스센서로 응용될 수 있을 것으로 기대된다. 본 과제에서 연구된 GaN 센서 플랫폼은 대기환경모니터링용 가스센서 분야 뿐만 아니라, GaN 반도체의 물질적 우수성을 기반으로 바이오센서 분야, 극한 환경용 센서 분야 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 판단된다
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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