습식 식각 방법을 이용한 GaAs 단일 전자 소자의 제작 및 측정

손승훈 고려대학교 대학원 2002 국내석사

Fabrication and Characterization of GaAs based Single Electron Transistors

손승훈 고려대학교 대학원 2007 국내박사

This thesis explains fabrication and characterization of various GaAs based single electron transistors. First of all, quantum dot transistors and nano-wire transistors are fabricated from a MESFET-type wafer and are characterized at low temperatures. Simple wet etching was performed to obtain the quantum dot and nano-wire. QD device showed clear Coulomb oscillations at the temperatures much higher than 10 K. These dot size and high temperature operation are hardly obtained in other compound semiconductor based single electron transistors. Furthermore, the size of the fabricated dot is consistent with the T dependence. Nano-wire device showed clear single electron tunneling and various quantum effects such as transport through excited states and negative differential resistance. The data suggests that the potential fluctuation of the heavily doped GaAs layer has a much larger characteristic length than inter-impurity spacing, and that this is due to the low ionization rate (approximately 10 %) of the dopant atoms at 4.2 K. Two different mode GaAs/AlGaAs heterostructure in-plane-gate transistors are fabricated and characterized. The first transistor is depletion mode and the second one is enhancement mode. These two modes are distinguished by the fabricated channel width. Transport measurements at room temperature (T) of these devices show the depletion-mode and enhancement-mode-field-effect-transistor characteristics, respectively. The drain current-gate bias (IDS-VCG1) measurements of both transistors at a low temperature (T = 4.2 K) exhibit Coulomb oscillations. Negative differential resistance (NDR) modulated with the gate bias in an extremely wide range (from the fully depleted dot to the dot in an SET regime) is observed in a Planar Resonant Tunneling Transistor (PRTT). The spectrum as a function of the gate bias demonstrates that these NDR peaks are originated from the same 0-D state. The E1 and E2 of the Fock Darwin states are consistent with our data. Transmission-type radio-frequency SET (RF-SET) electrometer system consisting of a resonant tank (LC) circuit and a SET are tested. By measuring the frequency characteristics, we estimate the resonance frequency of the system to be 480 MHz at temperature T = 4.2 K. We find that, driving the SET at this frequency, the transmitted signal depends on the gate voltage, and successfully demonstrates the measuring operation. However, the difference between the transmitted signals at the on- and off-gate voltages of the SET was measured to be 0.15 dB, which is relatively small, and it will be necessary to optimize the electrical environment of the system by improving the signal-to-noise ratio. 본 논문은 GaAs를 바탕으로 하는 단일전자 소자들의 제작과 특성평가에 대한 연구를 설명한다. MESFET-type의 기판을 사용하여 양자 점 트랜지스터들과 nano-wire 트랜지스터들을 제작하였으며 저온에서 소자들의 특성을 평가하였다. 이 소자들에서 양자 점과 nano-wire 는 습식 식각 을 통해서 형성할 수 있다. 양자 점 소자는 T = 10 K 보다 높은 온도에서 선명한 Coulomb oscillations 현상을 보인다. 이러한 현상은 기존의 GaAs 이용한 단일전자 소자에서는 거의 얻기 어려운 결과이다. 뿐만 아니라, 제작된 양자 점의 크기는 측정 데이터의 온도에 따른 결과와 일치함을 보여준다. Nano-wire 소자 또한 선명한 단일 전자 터널링 현상과 excited states를 통한 터널링 현상과 부저항 (negative differential resistance)현상 등의 다양한 양자 현상을 보여준다. 이러한 데이터는 높게 도핑된 GaAs 층의 전위 요동 특성 길이가 내부 불순물 간격보다 매우 큰 것을 의미한다. 또한 이러한 현상은 4.2 K 에서 불순물 원자들의 적은 이온화 율에 기인한다. 두 가지 형태의 GaAs/AlGaAs heterostructure 의 동일 평면 게이트 트랜지스터들을 제작 측정하였다. 두 형태의 트랜지스터는 공핍 모드 와 증가 모드로 동작한다. 두 모드의 소자는 최종 제작된 채널 폭에 따라 구별 할 수 있다. 상온에서 두 모드의 소자들은 각각 일반적인 공핍 모드와 증가 모드 트랜지스터로서 동작함을 보인다. 4.2 K 온도에서 드레인-게이트 바이어스에 따른 측정결과 공핍, 증가모드 소자 모두 에서 선명한 Coulomb oscillations 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 평면 형태의 공명 터널링 트랜지스터에서 게이트 바이어스에 따른 부저항 현상이 폭넒은 영역에서 나타난다. 게이트 바이어스에 따른 함수의 스펙트럼은 부저항 최고점들이 같은 0-D state 에 기인한 것을 증명한다. 또한 결과적으로 Fock Darwin states 에너지 레벨 E1, E2 와 일치함을 보인다. 공진 회로 와 단일 전자 소자를 이용하여 전달 타입의 고주파 전위계 시스템을 제작 하였다. 이 시스템은 측정결과 4.2 K 의 온도에서 공진 주파수가 480 MHz 임을 얻었다. 또한 이 주파수에서, 측정결과 전달 신호가 단일 전자 소자의 게이트 바이어스에 의존함을 알 수 있다. 뿐만 아니라 단일 전자 소자의 게이트 바이어스에 따른 단일전자 소자의 on - off 에 따른 전달 신호 차이가 0.15 dB 임을 보인다.

무신호교차로의 좌회전차로 설치 유무에 따른 소통 및 안전평가 모형 개발

손승훈 한양대학교 대학원 2010 국내석사

본 연구는 2차로도로의 무신호교차로를 대상으로 좌회전차로 설치 및 운용 방안을 도출하는 것을 목적으로 한다. 공유 좌회전차로, 좌회전전용차로로 구분하고 접근교통량, 좌회전비율, 대향교통량에 따라 분석시나리오를 작성, VISSIM 5.10을 이용하여 운용 형태별 효과분석을 실시하였다. 기존의 소통측면에 대해서만 제시된 좌회전차로 설치 기준과는 달리, 교통안전의 개념을 포함한 좌회전차로 설치 기준을 제시하고자 한다. 효과척도로는 소통측면에서 양방향 정지 교차로의 효과척도인 평균운영지체를 사용하였고, 교통안전에 대한 효과척도로 선행차량과 후행차량의 속도에 따른 정지거리를 통해 안전도 평가를 실시하는 실시간안전도지표(Real-time Safety Index : RSI), 선행/후행 차량의 감속도를 이용한 잠재충동지표(Crash Potential Index : CPI), 그리고 선후행 차량의 속도와 정지거리에 대한 TTC에 대한 안전도지표인 TTC 평가지표(Real-time Safety TTC Index : RSTI) 등 세 가지 지표에 대한 종합적인 분석을 실시하였다. Origin 7.5를 이용하여 2차로도로 무신호교차로의 좌회전차로 설치여부를 구분할 수 있는 두 개의 선형 모형을 도출하였다. 모형의 입력변수는 주도로 접근교통량, 좌회전비율이고, 종속변수는 최대 대향교통량으로, 실제 대향교통량과의 비교를 통해 공유차로 유지, 좌회전차로 설치 및 신호 운영의 판단을 할 수 있도록 하였다.

활엽수림과 침엽수림에서 인공새집을 이용한 박새류의 번식생태에 기온 및 습도가 미치는 영향

손승훈 중앙대학교 대학원 2011 국내석사

본 연구는 인공새집을 이용한 박새류의 번식생태를 파악하고 기온 및 습도가 박새류의 번식에 미치는 영향을 구명하는 것을 목적으로 2009년과 2010년의 3월부터 7월까지의 시기 동안 실시되었다. 중앙대학교 제 2캠퍼스의 침엽수림과 활엽수림에 각각 120×240m 크기의 조사구를 선정하여 30m 간격의 격자를 만들고 45개씩의 인공새집을 설치하였다. 인공새집은 입구직경 별로 3cm, 3.5cm, 4cm로 구분하여 1/3씩 설치하였으며, 온•습도 측정기를 설치하여 조사구별 기온과 습도를 측정하였다. 2009년 3월부터 7월까지의 기온과 습도는 2010년 3월부터 7월까지의 온•습도와는 다르게 2010년의 평균온도와 평균습도가 2009년 보다 낮게 나타났다. 박새류는 번식기 동안 기온과 습도의 영향에 민감하게 반응하는 것으로 판단된다. 첫 알의 산란일과 한배산란수는 기온이 낮으면 산란일은 늦춰지고 한배산란수는 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 새끼의 몸무게와 부척 길이도 기온과 습도에 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해서 기온과 습도에 박새류의 번식생태가 영향을 받아 기온이 낮고 습도가 높으면 포란과 육추 기간이 늦어지고 새끼의 체중과 부척의 성장이 늦어지는 것을 알 수 있었다. 그러므로, 기온과 습도는 박새류의 번식생태와 새끼의 성장에 영향을 주는 중요한 요인이라고 판단된다.

낙엽송 조림지에서 서식환경의 변화에 따른 소형 설치류 개체군의 특성 및 예측

손승훈 중앙대학교 대학원 2016 국내박사

본 연구는 강원도 가리왕산 일대 낙엽송 조림지에서 서식환경의 변화에 따른 소형 설치류 개체군의 특성을 파악하고 gidgn 개체군 동태를 예측하기 위해서 실시되었다. 소형 설치류의 개체군 특성은 2013년 5월부터 2015년 10월까지 포획-재포획 조사를 통해 낙엽송 조림지에서 수행하였다. 서식지환경 변화에 따른 소형 설치류의 서식지 이용 특성은 2014년 5월부터 2015년 10월까지 서식지 환경구조 조사를 통해 대조 조사구와 중도 조사구, 강도 조사구에서 실시되었다. 시계열 분석은 2014년과 2015년의 소형 설치류의 개체군을 통해 2016년의 소형 설치류의 개체군 동태를 예측하였다. 낙엽송 조림지에서 포획 조사를 통해 총 4종 502개체의 소형 설치류를 709회 포획하였다. 낙엽송 조림지에서 소형 설치류의 개체군은 개체군 크기와 체중, 우점도 지수에서 차이가 발생하였으며, 이는 소형 설치류 4종의 경쟁과 관련이 있는 것으로 판단된다. 서식지환경 변화는 대조 조사구와 중도 조사구, 강도 조사구에서 차이가 나는 것으로 나타났다. 임목의 수와 하층부터 상층까지의 피도량 수치는 대조 조사구가 가장 높은 것으로 나타났다. 지면과 도목의 수, 도목의 부피는 강도 조사구가 가장 높은 것으로 조사되었다. 서식지환경 변화에 따른 소형 설치류의 서식지 이용은 산림성 설치류인 흰넓적다리붉은쥐와 대륙밭쥐가 대조 조사구에서 높게 나타났다. 개활지 선호종인 다람쥐와 등줄쥐는 각각 중도 조사구와 강도 조사구를 선호하는 것으로 분석되었다. 소형 설치류의 서식지 이용에 대한 적합성은 서식지 환경 요인과의 관계를 통해 파악하였다. 그 결과, 다람쥐를 제외한 3종은 하층 식생과 도목에 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 하층 식생과 도목은 소형 설치류에게 커버 및 먹이자원의 공급 역할을 하는 중요한 환경 요인으로 판단된다. 소형 설치류의 시계열 분석을 통해 개체군의 변동을 파악할 수 있었다. 2014년과 2015년의 소형 설치류 포획 빈도를 통해 2016년의 향후 포획 빈도를 예측해 본 결과, 다람쥐와 흰넓적다리붉은쥐, 대륙밭쥐는 동일한 서식지를 선호할 것으로 예측되었다. 등줄쥐는 포획 빈도가 낮아서 분석에서 제외하였다. 또한 지역별 예측을 통해 선호하는 조사구에서는 개체수가 증가하고 선호하지 않는 조사구에서는 개체수가 감소할 것으로 나타났다. 본 연구에서 서식지환경 변화에 따른 소형 설치류의 개체군 특성 및 예측은 종과 지역에 따라 다르게 나타나는 것으로 밝혀졌다. 이는 서식지의 이질성이 클수록 생물다양성이 높아지는 것과 관련이 있다고 판단된다. 그러므로 서식지환경 변화에 따른 소형 설치류의 개체군 특성을 파악하고 예측함으로써 과학적인 서식지 관리가 가능하고 또한 생물다양성을 유지시킬 수 있을 것으로 판단된다. This study was conducted to investigate the characteristics and forecast of population and habitat preference of small rodents Tamias sibiricus, Apodemus peninsulae, Myodes regulus, and Apodemus agrarius by capture-recapture method from May 2013 to Oct. 2015 in Japanese larch Larix kaempferi plantation on Mt. Gariwang, Pyeongchang, Korea. A total of 502 individuals of 4 small rodent species were captured 709 times in study area. Population size, body mass and dominance index were differed among species. This result would be related to interspecific competition. Number of standing trees, basal area, and coverage of overstory, sub-overstory, midstory and understory were significantly higher in control stand. Coverage of ground, number and volume of downed trees were significantly higher in 50% removed stand than in other stands. Habitat preference of Apodemus peninsulae and Myodes regulus was significantly higher in control stand. Habitat preferences of Tamias sibiricus and Apodemus agrarius were significantly higher in 25% removed and 50% removed stands, respectively. Microhabitat using pattern of small rodents, except Tamias sibiricus appeared to relate with coverage of ground and downed trees. This result would be related that coverage of ground and downed trees used as cover and food resource. Fluctuations of small rodent populations were showed by time series analysis. Fluctuations of Tamias sibiricus, Apodemus peninsulae and Myodes regulus in 2014 and 2015 were predicted similar in 2016. Fluctuation of Apodemus agrarius would not predict because of lack of abundance. Moreover, small rodent populations were increased in preferred habitat and deceased in non-preferred habitat. Characteristics and forecast of small rodent populations caused by habitat changes were differed between species and study area. Therefore, it should be necessary to maintain the biodiversity through forest management based on understanding characteristics and forecast of small rodent populations in managed Japanese larch plantation.

연극 <맥베스-고뇌, 욕망 그리고 거짓말> 제작 연구 : 영상 디자인을 중심으로

손승훈 중앙대학교 예술대학원 2017 국내석사

This work is a study on the production of the play <Macbeth- Agony, desire and lies>, which was planned on September, 2016 and released on November 23 at the 100th Anniversary Memorial Theater. This performance was planned and produced to celebrate the establishment of the 100th Anniversary Memorial Hall of Chung-Ang University. And I have participated as a film director. The goal of the play was to modernize the tragedy of world-renowned playwright William Shakespeare, Macbeth, and to present the classics to the audience in a modern way by using a new way of 'Liveness' that enables the fusion of performances and images. Through this study I will try to present the problems and solutions that were revealed in the process of introducing the two methods, the video design used in the adapted script and the WI-FI Action-Cam which was not used in the existing theater stage. First, it is a performance video used in the play <Macbeth-Agony, desire and lies>, which is based on the original work. Through the photographs and images, I intend to show the personality of the character, historical background, the present situation, and the inside of the character. Although this method is not much different from the methods used in existing performances, it is a difficult and important task to make the feel and atmosphere of the script through the conceptual image that covers classical and modern. Secondly, it is 'Liveness' which is a key goal of the film director in this performance. It has been used only in media to convey simple information such as sports, concerts, documentaries, etc. Therefore, it was the most important task to find ways to utilize it in the play. Action-Cam, which is used in performances, is a video equipment that enables a one-person broadcast system that is currently popular all over the world. In this performance, it appears under the name of "Witch's Eye". The challenge is to present the experimental meaning and value of this performance using Action-Cam, and the problems and solutions presented in the practice. This study covers the video design used in the theater <Macbeth-Agony, Desire and lies>, which was released on November 23, 2016. This study describes the way in which images are projected in a stage through planning stage, image concept, and video design meeting, problems that have arisen since the last use of video equipment, and solutions and development possibilities. 본 제작연구는 2016년 9월 기획을 거쳐서 11월 23일에 100주년 기념소극장에서 제작 발표된 연극 <맥베스-고뇌, 욕망 그리고 거짓말>의 제작연구이다. 본 공연은 중앙대학교 100주년 기념관의 설립을 축하하기 위해 기획 제작된 공연으로서, 연구자가 영상감독으로 참여했다. 세계적인 극작가 윌리엄 셰익스피어의 비극 <맥베스>를 현대적으로 재해석하고, 공연과 영상의 융합을 가능하게 하는 ‘Liveness’라는 새로운 방식을 사용함으로써 관객들에게 고전을 현대적으로 보여주고자 하는 것이 공연의 목표였다. 이 연구를 통해 각색된 대본에 맞춰 공연에 사용된 영상디자인과 기존의 연극무대에서는 사용되지 않았던 무선방식(WI-FI)의 액션 캠(Action- Cam)을 사용하여 새로운 영상 연출을 시도하는 과정에서 드러난 문제점과 해결방안을 제시해보고자 한다. 첫 째로 원작을 토대로 각색된 연극 <맥베스-고뇌, 욕망 그리고 거짓말>에서 사용된 공연 영상이다. 사진과 영상을 통해 인물의 개성, 시대적 배경, 현재 상황, 인물의 내면 등을 은유적으로 표현하고자 했다. 이러한 방식은 기존의 공연에서 사용되는 방법들과 많이 다르지 않지만, 고전과 현대를 아우를 수 있는 컨셉의 영상을 통해 대본의 느낌과 분위기를 살리는 것은 어렵고도 중요한 과제였다. 두 번째로 이번 공연에서 영감감독으로서의 핵심 목표인 ‘Liveness’이다. 공연을 실황으로 중계하는 것은 보통 스포츠, 콘서트, 다큐멘터리 등 단순 정보를 전달하기 위한 매체에서만 사용되어왔다. 그렇기 때문에, 연극에서도 그것을 활용할 수 있는 방안을 찾아보는 것은 가장 중요한 과제였다. 공연에서 사용 되는 액션 캠(Action-Cam)은 현재 전 세계적으로 유행하는 1인 방송 시스템을 가능하게 만든 영상장비로서 본 공연에서는 ‘마녀의 눈’이라는 이름으로 등장한다. 액션 캠(Action-Cam)을 활용한 본 공연이 갖는 실험적 의미와 가치 그리고 연습 과정에서 드러난 문제점과 해결방안을 제시하는 것이 과제로 여겨진다. 본 제작연구는 2016년 11월 23일 제작발표 된 연극 <맥베스-고뇌, 욕망 그리고 거짓말>에서 사용된 영상디자인에 관한 내용을 다루고 있다. 본 연구는 기획 단계, 영상 컨셉, 영상 디자인회의를 거쳐서 영상이 공연에서 영사된 방식과 최종적으로 영상 장비가 사용되기까지 발생했던 문제점과 해결방안, 그리고 발전가능성에 대해 기술하고 있다.