연혁 및 목표

  반도체물성연구센터는 대학의 잠재인력을 조직화, 체계화하여 1) 기초연구를 활성화하고, 2) 자체기술 개발능력과 창조적인 연구능력을 향상시키며, 3) 과학기술혁신에 필요한 고급인력 양성을 목표로 한다. 이 센터는 한국과학재단이 1990년에 처음으로 지정한 전국 13개 우수연구센터중의 하나로 출발하여 이제는 명실공히 반도체 연구의 중심으로 자리잡게 되었다. 이 연구센터는 전북대학교에서 주관하며, 1998년까지는 반도체 기술의 특성을 고려하여 물리 전기 및 전자, 재료, 화학 및 화공분야의 관련 18개 대학과 2개 정부출연 연구소에서 40여명의 교수급 연구원과 62명(박사과정 29명, 석사과정 33명)의 대학원생이 연구에 참여하는 학제간 연구를 통해 창의적이며 실용적인 연구를 수행해왔다. 2002년 현재는 전북대 소속 10명의 연구 교수와 40여명의 대학원생이 연구를 수행하고 있다. 센터의 연구활동과 시설을 효과적으로 교육에 연결시키고 학생들의 연구능력을 제고하기 위하여 대학원 석·박사과정에 반도체 협동과정인 반도체 과학기술학과를 설치, 운영하며 학부과정도 2001년에 신설되었다. 전학생을 장학지원하는 대학원 협동과정은 외국인 학생도 적극 유치하여 연구와 함께 교육의 국제화를 지향한다.
  센터의 핵심연구과는 양자구조 및 넓은띠간격(WBG)반도체와 그 응용이다. 양자구조 반도 연구는 반도체 구조를 원자단위로 정밀하게 조정하여 자연에 존재하지 않는 성질을 나타내는 재료를 만들고 그들의 물성연구를 통하여 새로운 기능소자 개발을 목적으로 한다. 센터에서는 질화물 반도체의 자체개발 및 산업화를 위하여 국제협력, 산·학·연 협력 등을 통하여 중점지원함으로써 관련 연구를 활성화하고 있다. 센터는 국제공동연구, 국제 및 국내 학술회의 주최 등 국제협력과 학술활동을 통하여 빠르게 변화하고 발전하는 반도체 연구 추세에 능동적으로 대처하고 있다. 산·학협력은 종래의 단순한 연구개발의 차원을 넘어서 센터가 부분적인 생산에도 참여함으로써 국내 반도체 산업의 저변확대에 기여하고 산업 인큐베이터와 벤처기업의 산실 역할도 수행할 것이다. 산·학협력의 확대는 반도체 산업의 경쟁력 확보는 물론 센터의 자립에도 기여할 것이다.

연구 분야

  센터의 연구사업은 기초연구를 기반으로 새로운 반도체 재료를 개발하고 이를 이용한 신기능 소자개발과 기존 소자의 기능 향상 연구에서 국제 경쟁력을 제고하고 유지하는 데 목표를 두고 있다.
  센터의 핵심과제는 21세기 정보화시대를 대비하는 미래지향적이며 경제적 효과가 큰 것으로 평가되는 1)Ⅲ - Ⅴ질화물과 SiC를 포함하는 넓은띠간격(WBG)반도체와, 2)인위적으로 물성을 조정할 수 있는 양자구조반도체를 포함한다. 일차적으로는 정밀하게 조정되는 반도체 성장기술을 정립하고 성장된 반도체의 물성을 밝힘으로써 응용에 필요한 정보를 제공한다. 응용연구로는 시급히 개발이 요망되는 질화물계의 단파장 광소자, AlGaAs/InGaAs계의 표면발광 레이저 다이오드(VCSEL), 양자우물 적외선 감지소자(QWIP), SiGe계의 HEMT이며, 이들과 함께 박막트랜지스터(a - Si TFT) 등은 센터 특성화과제로 그 개발을 서두르고 있다.

(1) 넓은띠간격(WBG) 반도체
  센터의 핵심 연구분야로 WBG 반도체는 Ⅲ-Ⅴ질화물계와 SiC를 포함하고 있다. Ⅲ-Ⅴ질화물은 적당한 기판의 부재, 고온에서의 결정성장 등으로 인하여 양질의 결정을 얻기가 매우 어렵고, 다른 Ⅲ-Ⅴ물질과 비교해 매우 특이한 물성을 보여주고 있다. 아직 양질의 결정성장 기술이 정립되지 않은 상황에서도 청색을 비롯한 단파장 영역의 발광 다이오드(LED)가 상품화되어 천연색표지판, 교통신호등, 조명에 대한 응용 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 1990년대에 레이저 다이오드(LD) 발진에 성공하면서 “제3세대” 반도체로서 그 물성과 응용에 관한 관심이 증가하고 있다. 질화물계를 이용한 광전 및 전기소자는 그 자체로서의 시장성뿐만 아니라 전력(에너지) 등 인프라 구조에도 간접적인 영향을 크게 미칠 것으로 판단된다. 응용연구로서는 LED, LD개발 외에 위성간 통신, 수중통신에 이용되는 수광소자, 고출력 및 고온 FET 등을 포함한다.

(2) 양자구조 반도체
  양자구조의 연구는 자연상태에서 존재하지 않는 새로운 물성을 나타내는 반도체를 제작하고 반도체의 구조를 정밀하게 조정하여 원하는 성질의 반도체 재료를 임의로 성장하는 기술을 정립하는 데 그 중요성이 있다. 양자구조 반도체는 새로운 분야의 반도체 물리학을 개척해가고 있으며 이를 이용한 새로운 기능의 소자 개발이 가능하게 되었다.
  이 센터에서는 MOCVD와 MBE로 성장한 AlGaAs와 InGaAs를 주요 소재로 하는 GaAs계와, MBE로 성장한 SiGe를 연구대상으로 하고 있다. 연구내용은 1)양자구조를 정확하게 조정하고 성장하는 기술, 2) 양자우물, 초격자, 양자선, 양자점 등의 에너지 띠구조, 계면특성에 따른 특성, 3) 소자응용으로 되어 있다.
  GaAs계 연구는 AlGaAs/GaAs, InGaAs와 GaAs, AlGaAs/ InGaAs 양자우물, 초격자, 양자점 제작과 이들의 특성을 이용한 표면발광 반도체 레이저 개발을 비롯하여, 고농도로 도핑된 다양자 우물의 제작 및 특성연구, 전기 및 광학 특성들을 주요 세부과제로 2002년 현재까지 수행하고 있다.
  이들 연구결과는 새로운 기능의 HEMT, 반도체 레이저, ~ 10㎛ 영역의 양자우물 적외선 감지소자(QWIP) 등의 관련소자 개발에 응용된다. SiGe/Si는 기존의 Si기술을 그대로 이용할 수 있는 장점을 가지고 있으며 새로운 기능소자와 IC에 중요한 재료로써 양자구조와 변형(strain) 효과에 관한 연구가 수행중이다. 기초연구와 함께 발광 및 수광소자, HEMT에 관한 응용연구도 2002년 현재 진행되고 있다.

연구성과

  이 센터의 목표는 연구능력 제고와 인력양성에 있다.1990 - 1998년 사이에 총 207개의 과제를 수행했으며 게재된 논문수는 국내 209편, 국제 356편을 발표했고 더욱 중요한 것은 1990년에 15편이던 SCI논문이 1998년에 80편으로 증가한 것이다. 같은 기간에 배출한 인력은 석사 205명, 박사 64명이다.
  1998년 재단지원이 중단된 뒤에는 외부기관 연구원이 없는 상황에서 SCI논문은 매년 약 70편을 유지하고 있다.





반도체 물성연구센터는 한국과학재단 지정 우수연구센터로 1990년 전북대학교에 설립되었다. 2002년 현재는 전북대 교수 10명과 40여 명의 대학원생이 연구하고 있으며 반도체과학기술학과를 설치 운영하고 있다.