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AlGaN/GaN-on-Si 이종접합 기반의 고감도 수소센서
최준행,조민기,김형탁,이호경,차호영,Choi, June-Heang,Jo, Min-Gi,Kim, Hyungtak,Lee, Ho-Kyoung,Cha, Ho-Young 한국전력공사 2019 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.5 No.1
에너지 고갈 문제에 대한 대처 방안으로 수소에너지는 직간접적인 긍정적 효과를 가져온 반면, 사용시 안정성이 매우 중요한 사항이기 때문에 수소가스에 대한 정확하고 빠른 감지를 가능하게 하는 센서 기술이 요구된다. 본 연구에서는 AlGaN/GaN 이종접합 반도체 플렛폼을 활용하여 Pd 촉매 기반의 수소센서를 개발하였으며 감도를 높이기 위하여 식각 구조를 도입하였다. 온도 및 바이어스 전압이 센서의 반응도에 미치는 영향을 수소가스 위험도 최하한선 농도인 4% 수소 농도에 노출된 경우에 대하여 세심하게 분석하였다. AlGaN/GaN 이종접합의 우수한 특성에 식각 구조가 도입된 결과 56%의 높은 반응도와 0.75 초의 빠른 응답 속도 성능을 달성하였다. Hydrogen energy has positive effects as an alternative energy source to overcome the energy shortage issues. On the other hand, since stability is very important in use, sensor technology that enables accurate and rapid detection of hydrogen gas is highly required. In this study, hydrogen sensor was developed on AlGaN/GaN heterostructure platform using Pd catalyst where a recess structure was employed to improve the sensitivity. Temperature and bias voltage dependencies on sensitivity were carefully investigated using a hydrogen concentration of 4% that is the safety threshold concentration. Due to the excellent properties of AlGaN/GaN heterostructure in conjunction with the recess structure, a very high sensitivity of 56% was achieved with a fast response speed of 0.75 sec.
원자막증착법(ALD) SnO₂ 촉매를 적용한 AlGaN/GaN 이종접합 트랜지스터 NO₂ 가스센서
양수혁(Suhyuk Yang),김형탁(Hyungtak Kim) 한국전기전자학회 2020 전기전자학회논문지 Vol.24 No.4
본 연구에서는, 원자막증착법(ALD) 공정으로 증착된 SnO₂ 촉매를 AlGaN/GaN 이종접합 FET에 적용하여 NO₂ 가스 검출이 가능한 것을 확인하였다. AlGaN/GaN-on-si 플랫폼에서 제작 된 HFET 센서로 NO₂ 100 ppm에 대하여 In-situ SiN이 있는 소자와 없는 소자가 각각 100 ℃, 200 ℃에서 10.1% 및 17.7%, 5.5% 및 38%의 감지성능을 확인하였다. In this work, it was confirmed that a SnO₂ catalyst deposited by an atomic layer deposition(ALD) process can be employed in AlGaN/GaN heterostructure FET to detect NO₂ gas. The fabricated HFET sensors on AlGaN/GaN-on-Si platform demonstrated that the devices with or without n-situ SiN have sensitivity of 5.5 % and 38 % at 200 ℃, respectively with response to 100 ppm-NO₂.
상시불통형 p-GaN/AlGaN/GaN 이종접합 트랜지스터의 게이트막 농도 계조화 효과
조성인(Seong-In Cho),김형탁(Hyungtak Kim) 한국전기전자학회 2020 전기전자학회논문지 Vol.24 No.4
본 연구에서는 상시불통형 p-GaN 전력반도체소자의 신뢰성 향상을 위해 p-GaN 게이트막 내부의 전계를 완화하고자 p-GaN 게이트 도핑농도의 계조화를 제안한다. TCAD 시뮬레이션으로 균일한 도핑농도를 갖는 소자와 문턱전압과 출력 전류 특성이 동일하도록 p형 농도를 계조화하고 최적화하였다. p-GaN 게이트층에서의 전계 감소로 소자의 게이트 신뢰성이 개선될 수 있을 것으로 판단된다. In this work, we proposed a graded gate-doping structure to alleviate an electric field in p-GaN gate layer in order to improve the reliability of normally-off GaN power devices. In a TCAD simulation by Silvaco Atlas, a distribution of the graded p-type doping concentration was optimized to have a threshold voltage and an output current characteristics as same as the reference device with a uniform p-type gate doping. The reduction of an maximum electric field in p-GaN gate layer was observed and it suggests that the gate reliability of p-GaN gate HFETs can be improved.
방사선빔 조사를 이용한 질화갈륨 기반 트랜지스터의 내방사선 특성 연구
금동민(Dongmin Keum),김형탁(Hyungtak Kim) 대한전기학회 2017 전기학회논문지 Vol.66 No.9
In this work, we investigated radiation hardness of GaN-based transistors which are strong candidates for next-generation power electronics. Field effect transistors with three types of gate structures including metal Schottky gate, recessed gate, and p-AlGaN layer gate were fabricated on AlGaN/GaN heterostructure on Si substrate. The devices were irradiated with energetic protons and alpha-particles. The irradiated transistors exhibited the reduction of on-current and the shift of threshold voltage which were attributed to displacement damage by incident energetic particles at high fluence. However, FET operation was still maintained and leakage characteristics were not degraded, suggesting that GaN-based FETs possess high potential for radiation-hardened electronics.