클래딩 층은 고출력 GaN 기반 청색 LD의 WPE를 유의하게 향상시킬 것으로 기대된다.

우리는 적색, 녹색, 청색(red, green, blue; RGB) LED로 구성된 삼원(트리크로매틱) 백색 발광다이오드(LED)에서, 주변 온도가 변할 때 색 특성을 안정화하기 위한 방법을 제시한다. 색도(colorimetry) 분석을 통해, 온도가 변화함에 따라 삼원 백색 LED는 녹색 및 적색 LED의 광출력(power of light; LOP)을 조절함으로써 색도 좌표(chromaticity coordinate)를 유지할 수 있음을 확인하였다. 또한, 적색 LED의 LOP만을 제어하면 상관색온도(correlated color temperature; CCT)는 외부 온도 변화에 대해 불변(invariant)할 수 있었다. 개발한 수학적 모델과 상용 RGB LED 시료의 온도 의존적 스펙트럼 데이터를 사용하여, 방열판 온도가 20~100 °C로 변할 때 열적으로 안정한 색도 좌표 또는 CCT를 달성하는 데 필요한 RGB LED 간 전력 비율을 산정하였다. 열적으로 안정한 CCT 조건에서 구동할 경우, 온도가 100 °C까지 증가하더라도 삼원 LED의 색도 좌표는 iso-CCT 선을 따라 이동하며 색 편차는 미미한 수준에 그쳤다. 제시된 접근법은 삼원 백색 LED에서 열적으로 안정한 CCT 동작을 달성하기 위해 단 하나의 LED의 전력만 조절하면 되므로, LED 제어 회로를 상당히 단순화할 것으로 기대된다.

재조합 모델. 전자 누설 전류는 20°C에서 100°C로 온도가 증가함에 따라 유의하게 감소하였다. 온도 의존적인 전자 누설 전류를 얻기 위한 실험 결과는 시뮬레이션 결과와도 잘 일치하는 것으로 나타났다. 전자 누설 전류의 이러한 직관과 반대되는 온도 의존성은, 온도 증가에 따라 EBL에서 이온화된 애셉터 농도가 증가함으로써 온도가 높아질수록 전자에 대한 퍼텐셜 장벽이 증가하기 때문에 발생하였다. 또한 온도 의존적인 전자 누설에 대해 얻은 결과는 열이온 방출(thermionic emission) 모델과도 일관되었다. 본 연구에서 보고한 온도 의존성 결과는 GaN 기반 LED의 열적 droop에 대한 이해를 제공할 것으로 기대된다.

클래딩 층은 고출력 GaN 기반 청색 LD의 WPE를 유의하게 향상시킬 것으로 기대된다.

우리는 적색, 녹색, 청색(red, green, blue; RGB) LED로 구성된 삼원(트리크로매틱) 백색 발광다이오드(LED)에서, 주변 온도가 변할 때 색 특성을 안정화하기 위한 방법을 제시한다. 색도(colorimetry) 분석을 통해, 온도가 변화함에 따라 삼원 백색 LED는 녹색 및 적색 LED의 광출력(power of light; LOP)을 조절함으로써 색도 좌표(chromaticity coordinate)를 유지할 수 있음을 확인하였다. 또한, 적색 LED의 LOP만을 제어하면 상관색온도(correlated color temperature; CCT)는 외부 온도 변화에 대해 불변(invariant)할 수 있었다. 개발한 수학적 모델과 상용 RGB LED 시료의 온도 의존적 스펙트럼 데이터를 사용하여, 방열판 온도가 20~100 °C로 변할 때 열적으로 안정한 색도 좌표 또는 CCT를 달성하는 데 필요한 RGB LED 간 전력 비율을 산정하였다. 열적으로 안정한 CCT 조건에서 구동할 경우, 온도가 100 °C까지 증가하더라도 삼원 LED의 색도 좌표는 iso-CCT 선을 따라 이동하며 색 편차는 미미한 수준에 그쳤다. 제시된 접근법은 삼원 백색 LED에서 열적으로 안정한 CCT 동작을 달성하기 위해 단 하나의 LED의 전력만 조절하면 되므로, LED 제어 회로를 상당히 단순화할 것으로 기대된다.

재조합 모델. 전자 누설 전류는 20°C에서 100°C로 온도가 증가함에 따라 유의하게 감소하였다. 온도 의존적인 전자 누설 전류를 얻기 위한 실험 결과는 시뮬레이션 결과와도 잘 일치하는 것으로 나타났다. 전자 누설 전류의 이러한 직관과 반대되는 온도 의존성은, 온도 증가에 따라 EBL에서 이온화된 애셉터 농도가 증가함으로써 온도가 높아질수록 전자에 대한 퍼텐셜 장벽이 증가하기 때문에 발생하였다. 또한 온도 의존적인 전자 누설에 대해 얻은 결과는 열이온 방출(thermionic emission) 모델과도 일관되었다. 본 연구에서 보고한 온도 의존성 결과는 GaN 기반 LED의 열적 droop에 대한 이해를 제공할 것으로 기대된다.

본 논문은 실리콘 도파로 위에 스퍼터 코팅한 Ce:YIG 박막을 사용하고, 마하젠더형(Mach-Zehnder-type) 간섭계의 비상호(비가역) 위상천이 효과를 활용하여 단일 기판(monolithic)으로 집적된 광 아이솔레이터 칩의 실험적 시연을 제시한다. 완전한 CMOS 호환형 광 아이솔레이터 칩을 개발하였으며, 입력 파장 1550 nm에서 광 격리(optical isolation) 27.7 dB 및 삽입 손실(insertion loss) 6.4 dB를 달성하였다. 이 아이솔레이터 칩의 면적은 220 × 1310 µm^2이며, 다른 실리콘 포토닉스 소자들과의 손쉬운 집적을 통해 완전한 포토닉 집적회로(photonic integrated-circuit) 응용을 가능하게 한다. 본 초기 결과는, MO 박막을 실리콘 도파로 위에 직접 증착하기 위해 대량 생산 가능한 스퍼터링으로 제조된 단일 기판 집적 광 아이솔레이터가 대규모 제조에 대해 실현 가능함을 시사한다. 또한 도파로 구조와 자성광학(magneto-optic) 박막 코팅 조건을 최적화함으로써 칩 성능을 추가로 향상시킬 수 있다. MO 박막을 결정화(crystallize)하기 위해 일반적으로 사용되는 고온 어닐링 공정은 국소 레이저 어닐링으로 대체할 수 있다.

GaN 기반 레이저 다이오드(LD) 구조에서 p형 도핑 층의 도핑 농도와 프로파일을 최적화하는 것은 필수적이다. 이는 도핑 농도에 따라 레이저 출력 전력과 동작 전압 사이의 상충(trade-off)이 발생하기 때문이다. 본 연구에서는 p-AlGaN 클래딩 층에서 비균일 도핑 분포를 갖는 GaN 기반 청색 LD 구조를 제안하고, 수치 시뮬레이션을 통해 모드 손실을 감소시키면서 향상된 효율 특성을 입증하였다. p-AlGaN 클래딩 층에서 균일, 선형, 이차(quadratic) 도핑 프로파일을 갖는 LD의 레이저 출력 전력, 동작 전압 및 벽면 플러그 효율(wall-plug efficiency, WPE)을 비교하였다. 도핑 농도가 점점 더 비균일해질수록, 레이저 모드가 p-AlGaN 클래딩 층과 중첩되는 정도가 감소하여 레이저 출력 전력이 현저히 증가한다. 그러나 이러한 비균일 도핑 프로파일은 저도핑 영역이 확장됨에 따라 동작 전압을 증가시키는 결과도 초래한다. p형 클래딩 층에서 비균일 도핑 분포를 최적화한 결과, 종래의 균일 도핑 p-클래딩 층에 비해 WPE가 5% 이상 향상된 것으로 나타났다. 제안된 LD 구조 설계는 고출력 GaN 기반 LD의 효율을 향상시킬 것으로 기대된다.

다중스펙트럼 적외선 이미징은 단일 밴드 광검출기로는 얻을 수 없는 스펙트럼 정보를 획득할 수 있다. 콜로이드 양자점과 2D 소재와 같은 신흥 나노소재는 이를 수직 적층하여 이중 밴드 광검출기를 구현하기 위해 활발히 연구되고 있지만, 아직까지 높은 검출 감도와 높은 응답 속도를 동시에 달성한 소치(디바이스)는 보고되지 않았다. 본 연구에서는 300 K에서 단파장 및 중파장 적외선을 모두 커버할 수 있는, 바이어스-조절형 양단(두 터미널) 이중 밴드 광검출기를 시연한다. 단파장 및 중파장 적외선 백투백(back-to-back) 다이오드를 연결하기 위해 변형형(메타모픽) 배리어를 개발하였으며, 동시에 변위(dislocation) 보조 광도전성 이득을 위한 광캐리어 트랩 상태를 제공함으로써 중적외선 검출을 가능하게 한다. 변형형 배리어와 흡수층 두께를 정밀하게 제어하여 중파장 적외선 채널에서 비특이 검출도 3.8 × 10^10 Jones와 신속한 응답 속도 약 2 µs를 달성하였다. 이 소치는 판독 집적회로(readout integrated circuits)와 완전히 호환되며, 차세대 다중스펙트럼 적외선 이미징을 위한 유망한 후보가 된다.