광대역 이중 편파 시뉴어스 안테나(DPSA)구현에 관한 연구

민양규 한양대학교 공학대학원 2011 국내석사

레이더(RADAR: RAdio Detecting And Ranging)는 적의 비행체나 목표물의 거리를 추적하기 위해 고주파(RF: Radio Frequency) 신호를 사용하여 목표물에 신호를 방사한 후 반사된 신호를 수집, 측정함으로써 목표물의 방위, 거리와 같은 위치정보를 추출하는 전통적인 무기체계이다. 반면에 전자전(EW: Electronic Warfare) 수신기의 경우 적의 레이더에서 방사하는 신호를 수집, 분석하여 위협을 탐지하고 방향정보를 포함한 식별결과를 운용자에게 경보하거나, 대응책을 이용하여 적을 교란하기 위한 기초 신호수집을 목적으로 한다. 레이더가 비행체나 목표물을 획득하는데 있어, 자신의 고주파 신호를 상대의 전자전 수신기에 낮은 포착 확률을 유지하면서 임무를 수행하는 것은 전통적으로 정보감시정찰(ISR: Intelligence, Surveillance and Reconnaissance)/전자전(EW)에서 중요하게 고려되어온 중요한 무기체계의 대전자전(ECCM: Electronic Counter Counter Measures) 기술적 접근 방법 중의 하나이다. 반면에 전자전 수신기는 레이더의 대전자전을 고려하여 높은 포착확률로 전자전 임무를 수행 가능하여야 한다. 레이더의 대전자전 방법 중의 하나로 안테나의 편파특성을 변경하는 것이 있다. 이러한 레이더에 대해 대응하기 위한 수단으로 전자전 수신기는 자체의 수신감도를 높이는 방법이 있고, 전자전 수신기의 안테나의 자체 이득 특성이나 편파특성을 정합하여 신호 포착확률을 높일 수 있다. 수신감도를 높이거나 안테나의 이득 향상은 모든 전자전 센서에서 개발 초기부터 완료시기까지 시스템 최적화 설계를 통해 제한적으로 달성된다. 만일, 전자전 수신기에서 수신감도가 최적화 되어있다고 가정한다면, 레이더 송신안테나(좌향 회전 편파특성)와 전자전(EW) 수신기 안테나(우향 회전 편파특성) 간 약 20dB 이상의 편파특성 부정합으로 인한 신호 포착확률 저하를 예상할 수 있다. 이에 따라, 전자전 수신기에서는 자체 수신감도 향상뿐만 아니라 안테나 편파특성 부정합으로 인한 수신감도 저하를 완벽히 극복하기 위해 광대역 DPSA와 같은 신기술을 개발하여 적용하는 것은 반드시 고려되어야 한다. 본 논문에서는 전자전 수신기 핵심 구성품으로 사용되고 있는 스파이럴 안테나(spiral antenna)를 대체 가능한 광대역 Dual Polarized Sinuous Antenna (DPSA) 구현 및 적용 방안에 대해 연구하였다. 현대에는 무기체계 개발, 핵심기술 개발, 운용환경 모의 및 종합군수지원(ILS: Integrated Logistics Support)에 이르기까지 시스템 엔지니어링과 정교한 모델링 및 시뮬레이션이 보편화 되고 산업 전반에 걸쳐 적극 활용되고 있는 추세이다. 본 논문에서도 이론적 배경을 근거로 안테나를 설계하고 자유공간상에서 전기적 성능을 입증하기 위해 모델링 및 시뮬레이션(Modeling and Simulation)을 적극 활용하였고 가상 비행체에 안테나를 장착하고 실제 무기체계에 적용을 고려한 DPSA의 장착성 모델링 및 시뮬레이션을 수행하여 설계 적합성을 검증하였다. 또한, 기존 레이더경보수신기(RWR)에 구현되어 있는 스파이럴 안테나를 대체하기 위해서 추가로 고려해야할 설계사항도 검토하였다. 향후, 국내기술로 광대역 DPSA를 구현하고 개발된 안테나를 레이더경보수신기(RWR) 및 전자정보(ELINT) 수신기, 전자지원(ESM) 수신기와 같은 전자전(EW) 분야에 적용함으로서 전자전 무기체계 발전 및 성능 업그레이드가 될 수 있기를 기대해 본다.

이동단말기의 몸통 전자파 흡수율 측정방법

유재원 한양대학교 공학대학원 2008 국내석사

무선제품에서 발생되는 전자파가 인체에 미치는 영향에 대해서는 그 동안 많은 연구가 진행 되었으며, 국내에서도 휴대폰에서 발생되는 전자파에 대해 전자파 흡수율 시험을 실시 하여 안전성을 보증하고 있다. 하지만 현재 시행되는 휴대폰의 전자파 흡수율의 측정은 머리 부분에 한정되어 있어 휴대폰의 데이터 통신기능 수행 시 발생되는 전자파에 대해서는 시험기준이 없는 현실이다. 본 논문에서는 유럽, 미국 등 세계 각국에서 시행되는 전자파 노출에 의한 규제 내용 조사와 시험방법 연구를 통해, 데이터 통신시 이동단말기기의 전자파가 인체의 몸통에 미치는 영향을 측정 할 수 있는 새로운 몸통전자파 흡수율측정 방법을 제안 하였다. 이는 일정 기준으로 측정거리를 변화시켜 최소안전이 보장되는 지점을 찾아내는 새로운 방법으로, 이격 거리에 따른 순차적인 측정 방법을 통해, 팬텀 내부 표면의 전자파 흡수율 유추와 제품의 출력과 상관 관계를 정의 하였다. 또한 최소안전거리 개념에 따라 출력에 따라 변화되는 전자파 흡수율을 추론 하여 이를 시험방법에 포함시켰으며, 이를 통해 몸에 접촉하여 사용되는 이동단말기가 최소한 안전성을 지키기 위하여 이격 되어야 하는 거리를 계산하는 새로운 몸통 전자파 흡수율 측정방법을 제시하였다. The cellular telephone industry has announced that it will present consumers with the SAR (Specific Absorption Rates), measured from its phones. It is a measure of how much power is deposited by an electromagnetic field or radio wave. In this master of Body SAR Test Method for Mobile Terminal a formerly proposed for offer the how to find the safety compliance zone of the RF exposal. The test analysis is accomplished by means of a combination of various test point from zero position of phantom to find safety compliance boundary condition for the whole-body on the certain point in the maximum RF exposal.

건물구조에 따른 전자파 차폐 및 적합성 해결을 위한 연구

배진성 한양대학교 대학원 2007 국내석사

최근 정보통신산업 및 전자 기술이 급속하게 발달되어감에 따라 전자기기에서 발생되는 전자파가 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 증대되고 있다. 90년대 이후 전자파 노출에 대해 일반인들도 관심을 갖게 되어 세계 각국에서는 전자파에 대한 규준을 마련하여 전자파에 대한 규제를 가하고 있고, 우리나라에서도 전자파에 대한 위험성을 자각하여 관련기준을 제정하려는 움직임이 활발히 전개되고 있다. 전자파에 대한 규제 및 연구에 관한 사항이 일반인에게 알려짐에 따라 전자파의 차폐가 목적인 제품들이 다양한 형태로 등장하고 이에 따라 기존의 Shielding Room등에서 한정되어 사용되어 오던 고가의 전자파 차폐 시장이 범용화 되고 있는 추세이다. 현재는 동판, 페인트, 벽지 등이 전자파 차폐를 위해 구조물의 마감 재료로 사용되고 있다. 그러나 이러한 재료들의 낮은 시공성과 높은 가격 및 짧은 지속성으로 인해 새로운 전자파 차폐재의 개발이 시급한 현실이다. 따라서 현재 사용되고 있는 차폐재의 문제점을 분석하여 차폐효율이 보다 우수하고 시공성 및 경제성이 우수한 차폐 재료의 개발이 요구된다. 본 논문은 건물 외부로부터의 전자파 영향을 건물 안에서 최소화하기 위한 연구과정에 일부분으로써 이러한 외부 전자파를 감소시키기 위해 건물재질에 대한 차폐정도와 이에 따른 건물 내부의 신호에 대한 지연확산에 대해서 고찰하였다. Recently information communication industry and electronic technique are quick and advancement it is turning out to follow and the interest regarding the effect where the electromagnetic waves which occurs from the electromagnetic machines goes mad to the human body is augmented. After 1990's, electromagnetic waves exposure it is generality and it is had an interest and it prepares the regulation against the electromagnetic waves, it inflicts the dangerous characteristic against the electromagnetic waves even from our country and it awakes it establishes a relation standard it move and this it is actively developed the standard against the electromagnetic waves from the world-wide various nations and. The fact regarding a regulation and the research against the electromagnetic waves becomes known to the general person, consequently the electromagnetic shielding products are various. It is limited is used from the Shielding Room back of existing and the electromagnetic shielding is the high price which is come phyey it is a tendency which using generalization. Currently the copper plate, the paint and the wallpaper back the electromagnetic shielding is used with the close material of the structure. As a result, this materials high price and is caused by with short persistence give rise to develovement the electromagnetic shielding materials urgently. So, currently we must develop a electromagnetic shielding that is superiority, construction ability and economic efficiency. This thesis is the portion of a course of my study that the influence of electromagnetic waves of an outer wall of a building can be minimized in that building. And, in order to minimize the influence of electromagnetic waves of an outer wall of a building, how much shielding can be attained according to the natural endowment of the building, and Delay-Spread of internal signal relative to this effect will be shown.

전자서명 인증제도 및 활성화 방안에 대한 연구

김연숙 한양대학교 공학대학원 2007 국내석사

정보기술의 발전과 인터넷의 급속한 확산은 일상생활과 상거래의 관행을 변화시키고 있다. 사람들은 인터넷을 통한 전자적 거래는 편리성과 효율성이라는 장점으로 인하여 많은 사람들이 이용하고 있다. 그러나, 전자적 거래는 비 대면 거래에서의 신원 확인이 어려운 점과 악의적인 침입자들에 의해 전자문서가 위·변조 가능성이 높다는 단점으로 인해 활성화되지 못하고 있다. 그러므로 전자서명이 필요하게 되었다. 전자서명은 전자적 거래에서의 인증, 무결성, 비밀성, 부인 방지 등을 만족시켜 전자적 거래에 있어서의 신원 확인이나 전자문서의 위·변조를 방지한다. 전자서명은 전자문서나 데이터를 전송할 때 인감도장과 같은 역할을 하는 것으로 금융거래에 있어서도 법적·기술적 보호 도구로 이용된다. 즉 전자서명은 인증서 형태로 발행되는 자신의 디지털 인감 내지 서명인 것이다. 우리나라는 현재 공개키기반의 인증서비스를 채택하고 있는데, 민간부문과 공공부문의 전자서명 인증제도가 이원화되어 운영되고 있다. 전자서명 활성화를 위한 방안으로 첫째, 전자서명의 통합 정책관리기관 설치 제안, 둘째, 전자서명 사용 의무화 확대, 셋째, 공인인증서의 안전성 강화, 넷째, 공인인증서의 수수료 체계 개선, 마지막으로, 교육 및 홍보를 들었다. The development of the information technique and the diffusion of internet is changing a daily life and a custom of business transaction. People frequently use electronic transaction because of the convenience and the efficiency. However, electronic transaction has some disadvantages. One is that it is difficult to identify the transaction partner at the non-faced transaction. the other that the electronic documents at the electronic transaction can be easily forged and altered by malice hacker. Therefore, require digital signature has been required. It satisfies authentication, integrity, confidentiality, and non-repudiation. That makes people identify their partners at the electronic transaction and prevent the forgery of the electronic documents. The digital signature, when transmitting the electronic document or a data, plays a same role compared with a registered seal impression, and is used with the legal and technical protection tool in financial transactions. The digital signature is the digital registered seal impression to signature of oneself winch is published in the authentication style. Korea has adopted the PKI certification service now. it works divided into the public sector and the private sector. This thesis suggests the way of activating digital signatures as follows: (ⅰ) the Police Management Authority of NPKI and GPKI needs to be established. (ⅱ) obligation of use for digital signature needs to be extended. (ⅲ) safety for certificate needs to be strengthened. (ⅳ) fee for certificate needs to be improved. Finally, promotion of the digital signature needs to be educated and endeavored.

몬테카를로 시뮬레이션 방법을 이용한 유기물질에서의 전자이동도 계산에 대한 연구

송시호 한양대학교 대학원 2008 국내석사

유기발광소자(OLED)와 유기물반도체(OBD) 등과 같은 차세대 전자 소자로서 주목 받고 있는 유기물 기반의 소자는 무기물 기반의 소자와 비교하여 가격 및 제작방법 등에서 다양한 장점을 지니고 있다. 전자소자의 개발에 있어 차세대 성장동력의 한 분야로 꼽히고 있는 유기물을 사용한 소자에 대한 연구는 소자의 동작을 예측하기 위한 시뮬레이션 작업이 필수적이지만 유기물을 사용한 소자에 대한 현재의 시뮬레이션 결과는 그 수준이 아직 만족할만하지 않다. 본 연구에서는 몬테카를로 방법을 사용하여 여러 가지 조건을 고려한 유기물에서의 전자의 이동도를 계산하는 모델을 개발하였다. 시뮬레이션을 위한 기본 조건으로 소자의 길이는 50~ 1500사이트를 기준으로 하였으며 이웃한 사이트간 거리는 3A 또는 6 A으로 하였다. 소자의 온도는 300K를 기준으로 하였으며 몬테카를로 방법을 이용하여 하나의 계산 당 50번의 루프를 돌려 계산하였다. 몬테카를로 방법을 통한 유기물에서의 전자 이동도의 계산은 유기물 내의 전자들이 유기물 내에 형성된 트랩을 호핑(hopping)한다는 가정하의 트랩과 트랩간의 천이 확률을 컴퓨터에서 발생시킨 난수를 통해 얻고 이를 통계적으로 처리하여 유기물 내에서 전자의 이동도를 예측한다. 전자의 이동은 파울러-노드하임형 터널 주입이나 구조 결함에 의한 트랩 준위의 전자 주입의 영향을 고려하지 않고 오직 LUMO 레벨에서의 에너지 상태에 대한 트랩의 분산 정도에 따른 전자의 이동만을 고려하였다. 시뮬레이션 결과, 벌크상태의 소자를 소자의 크기 별로 계산하였을 때는 크기와 이동도는 큰 관계가 없는 것으로 나타났다. 이는 실제 소자가 아닌 순수한 유기물 자체에서의 전자의 움직임을 반영하고 있다. 벌크 상태에서의 전자 이동도는 실험적인 결과와 마찬가지로 전계가 증가함에 따라 트랩 사이트에서의 전자의 포획과 이동이 반복되며 계속해서 증가하다가 어느 순간 포화되며 다시 감소하는 것으로 나타났다. 이는 전계에 증가에 따라 유기물 내부에서의 전자의 이동 속도는 변화가 거의 없는데 비해 전계는 계속 증가하기 때문에 상대적인 이동도가 줄기 때문이다. 전자의 이동도는 온도에 의한 영향이 크며 온도가 높아짐에 따라 이동도는 전체적으로 증가하는 것을 볼 수 있었다. 다만 분산도가 30meV로 상대적으로 작을 때는 특정온도 이상의 온도에서 포화되어 어느 값 이상으로 이동도가 증가하지 않는 결과를 보였다. 이것은 온도의 증가에 의한 영향이 분산도 대역에 대한 영향과 맞물려 더 이상 증가하지 않고 서로 상호보완적인 결과를 보여주는 것으로 보인다. 계면효과를 고려한 모델은 실제 소자에서의 적용을 위한 것으로 크게 소자의 크기와 전극과 유기물의 전위 장벽의 높이에 따른 시뮬레이션을 수행하였다. 전자가 장벽을 뛰어넘기 위해서는 그만큼의 외부의 힘(매우 높은 전계)을 필요로 한다. 장벽을 넘어간 전자는 계면에서 지체된 시간만큼 전자의 이동도를 줄이는 결과를 나타내고 이에 따라 장벽이 높을수록 이동도가 감소하는 것을 보여주었다. 유기물 반도체 소자 등의 제작에 있어 본 연구를 통한 소자 내부에서의 전자의 이동도에 대한 시뮬레이션 결과는 실제 소자의 제작 및 특성 향상에 큰 도움을 줄 것이다. 아직 많은 효과를 고려하지 않고 최소한의 조건을 적용하여 시뮬레이션을 했기 때문에 더 많은 변수를 고려해야 정확한 시뮬레이션이 될 것이다. 또한 실제 소자 제작을 통한 실험 결과를 통해 본 시뮬레이션이 가진 문제점을 개선하여야 하겠다. Organic materials have become particularly attractive because of their promising applications in flexible electronic and optoelectronic devices. Electronic parameters in electronic and optoelectronic organic devices have become very important for enhancing the device efficiencies. Among the electronic parameters, mobilities in the organic materials play an important role for understanding the carrier transport in organic devices. Even though some works concerning the electrical and optical properties of the organic light-emitting diodes and organic memory devices have been performed, studies on the mobilities in the organic materials of the devices have not been theoretically conducted yet. This paper presents data for mobilities as functions of the electric field with different device sizes and temperatures in organic materials calculated by using a Monte-Carlo simulation method. The mobilities in the organic materials as functions of the electric field with different device sizes show that the mobilities at low electric fields decrease with an increase in the device size resulting from an increase in the site number and that those at higher electric fields are not affected by the variation of the device size. Figure 1 shows that the simulation results of the mobilities in the organic materials as functions of the electric field with different temperatures. The mobilities in the organic materials as function of the electric field show that the mobilities below a critical electric field are affected by the temperature and that those above a critical electric filed are independent of the temperature. While the mobilities below 250 K increase with increasing temperature, those above 250 K become saturated. These results provide important information on the mobilities for organic layers used in organic devices.

Study on the optoelectronic performances affected by microstructural variations in InGaN-based multiple-quantum-well light-emitting diodes

Islam, A. B. M. Hamidul 한양대학교 대학원 2018 국내박사

In this thesis work, the variation of optoelectronic performances in InGaN-based light-emitting diodes (LEDs) is carefully investigated to understand the physical mechanisms of LEDs clearly. For this purpose, the key physical fundamental issues of InGaN-based multiple quantum wells (MQWs) are studied based on the properties of the InGaN-based LEDs. These include (1) the accurate measurement of the flat-band voltage (VFB) and the built-in voltage (Vbi), (2) the effect of indium-content ranging from the near ultraviolet (NUV) to the visible green spectra on the strain-induced piezoelectric field (FPZ), (3) microscopic effect on FPZ such as the relation between defects and FPZ, and (4) defect insensitive carrier recombination mechanism such as the origin of local in-plane fluctuation of the potential energy and its effect on the device optoelectronic performances in the blue and NUV-LEDs. These studies are described in details as follows. Firstly, the exact measurement of the flat-band and built-in voltages for accurate calculating the piezoelectric field is considered. The relationship between the electroreflectance (ER) and the photocurrent (PC) spectra is investigated and how it can be utilized to estimate the flat-band voltage and the bandgap energy of the InGaN/GaN-based MQW structure in blue LEDs is contemplated. With theoretical modeling of the ER and PC spectra, the changes in both the refractive index (Δn) and optical absorption (Δα) spectra are calculated from the experimental ER and PC data by using the Kramers-Kronig relations. Then, Δn (or Δα) spectra obtained differently from the ER and PC data are compared and their physical meanings are comprehended interactively. From these combined studies, it is proposed an exact method of determining the flat-band voltage, the piezoelectric field, the emission energy, the effective bandgap energy, and the Stokes shift of the MQW structure under the quantum-confined Stark effect. How to obtain the built-in voltage accurately for heterojunction LEDs is investigated next. Four different kinds of theoretical model have been studied with capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) characteristics. It is found that the commonly-used homojunction model with 1/C2 characteristics calculated from the C-V data fails to measure the built-in voltage of all LEDs. It is proposed that models based on the I-V data would be more convenient methods to calculate the built-in voltage: a model based on the ideality factor is shown to find the turn-on voltage of LEDs. In this study, the built-in and turn-on voltages are distinguished and measured by using experimental data. This study can give an insight to using different models to measure the built-in voltage of heterojunction LEDs. Secondly, the internal electric fields in LEDs of NUV to visible green spectra are studied. The methods of VFB and Vbi as mentioned in the first part are used to calculate FPZ’s of these samples. FPZ’s of NUV InGaN/AlGaN MQW LEDs are measured first by using ER and PC spectroscopies. Both the ER and PC spectra under forward and reverse biases are studied by utilizing four NUV LED samples with In-contents of approximately 4.5, 5.5, 6.5, and 7.5%. The influences of MQW and superlattice (SL) structures on the ER spectra are clearly identified and explained. VFB’s of these samples measured by using both the ER are PC spectroscopies show good agreements. The relation between the defects and the diffusion of Mg acceptors through these defects into the MQWs are found with different degrees of In-content. The internal electric field caused by the strain-induced piezoelectric polarization of an InGaN-based single-quantum-well or MQW LED is also measured by using the ER spectroscopy. Various samples with similar or different structure, ranging from the NUV to visible green spectra (In-contents of approximately 3 to 30%) are measured to understand the effect of In-content on FPZ. Calculated FPZ’s of these samples are in good agreement with the theoretically calculated ones. By using the experimentally obtained FPZ’s from the NUV to green spectra, a second-order polynomial equation is proposed to fit varying In-contents. The effects of In-content on VFB and peak wavelength are also described. Thirdly, the microscopic effect such as the defects [especially point defects (PDs)] causes the strain relaxation to reduce FPZ, which is identified by using five different kinds of InGaN-based MQW NUV LEDs. The relation between the defects and FPZ is found by measuring different kinds of macroscopic optoelectronic properties. It is observed that FPZ increases with the increase in crystal quality of the samples. On the other hand, FPZ decreases with the increase in PDs in the samples. The strain relaxation caused by PDs is systematically and interactively explained by using the proposed model. Lastly, the defect insensitive recombination which is caused by the origin of in-plane fluctuation of potential energy and its effects on the optoelectronic performances are studied. The effects of potential fluctuation on the optoelectronic performances of InGaN/GaN-based MQW blue LEDs are investigated by using three different samples from a same wafer. Optoelectronic performances of these LEDs are interactively analyzed by using various macroscopic characterization techniques in order to understand the effects of local in-plane potential fluctuation in the MQWs. It is found that with increasing strain in the MQWs, FPZ and the blue-shift of the peak emission wavelength at low currents increase as expected. Moreover, it is observed from experiments and analyses that with increasing strain, the ideality factor in the current-voltage curve decreases, the radiative recombination rate increases, the current at the maximum internal quantum efficiency (IQE) decreases, the effective active volume increases, and both the uniformity and intensity in the two-dimensional electroluminescence distribution increase. These trends in optoelectronic performances with increasing strain in the MQWs are consistently explained by a higher degree of local in-plane potential fluctuation resulting from fewer defects in the MQWs. A model is used to describe the lattice as well as strain relaxation via defects. How the combined effect of defects and FPZ originates the in-plane local potential fluctuation in the MQWs is also proposed and explained. Next, the effects of potential fluctuation on the optoelectronic performances of NUV LEDs are also investigated with InGaN/AlGaN MQW LED samples with different In-contents. It is found with increasing In-content in the NUV MQWs that FPZ, the crystal quality and external quantum efficiency (EQE) increase; other parameters such as PDs, the ideality factor, the series resistance, the red-shift in the peak wavelength, the turn-on voltage, the electron overflow and the tunneling of electrons from MQWs to the p-GaN layer decrease. As a result, both the carrier confinement and the radiative recombination rate increase in the MQWs. The increased carrier confinement in the MQWs is not only due to the increased band offset; it is also due to the decreased PDs and increased carrier localization caused by the in-plane fluctuation of potential energy in the MQWs. The in-plane potential fluctuation of these samples is changed with the In-content and has a correlation with the PDs and FPZ. 본 연구에서는 발광 다이오드의 물리적 메커니즘을 이해하기 위해 질화갈륨(GaN) 기반 발광 다이오드의 광전자 성능 변화를 조사하였다. 발광 다이오드의 특성에 기반하여 (In)GaN 기반 다중양자우물(multiple quantum well, MQW)의 물리적인 기본쟁점을 연구하였으며, (1) flat-band voltage(VFB)와 built-in voltage(Vbi)의 정확한 측정, (2) 근자외선(near ultraviolet, NUV)에서 녹색 파장 범위의 인듐 함량이 변형으로 야기된 피에조 전기장(strain-induced piezoelectric field, FPZ)에 미치는 영향, (3) 결함과 FPZ 의 관계와 같은 FPZ 의 미시적 효과, (4) 퍼텐셜 에너지의 국소적 요동(fluctuation) 원인과 청색, NUV 발광 다이오드에서 광전자 성능에 미치는 영향과 같은 결함에 관련되지 않는 운반자 재결합 메커니즘의 주제를 포함하였다. 첫째로, FPZ 계산을 위해서 정확한 VFB 와 Vbi 측정을 고려하였다. 전기반사율 (electroreflectance, ER)과 광전류(photocurrent, PC) 스펙트럼의 관계를 조사하였고 청색 발광 다이오드에서 InGaN/GaN 기반 MQW 구조의 VFB 와 밴드갭 에너지를 추정하는데 어떻게 이용될 수 있는지를 고려하였다. ER과 PC 스펙트럼의 이론적 모델링과 함께 Kramers-Kronig 관계식을 사용하여 ER과 PC의 실험 데이터로부터 굴절률 변화(Δn)와 흡수율 변화(Δα) 스펙트럼을 계산하였다. 그리고 ER과 PC로부터 얻어진 Δn (혹은 Δα) 스펙트럼을 비교하였고 그들의 물리적 의미를 상호적으로 해석하였다. 이러한 연구로부터 VFB와 FPZ, 방출 에너지, 밴드갭 에너지, 양자속박 스타크 효과(quantum-confined Stark effect, QCSE)의 영향을 받는 MQW 구조의 스톡스 이동(Stokes shift)을 결정하는 정확한 방법을 제안하였다. 다음으로 어떻게 이종접합인 LED의 Vbi를 정확하게 얻을 수 있는지를 조사하였다. 4가지 종류의 이론적인 모델을 전기용량-전압(capacitance-voltage, C-V)과 전류-전압 (current-voltage, I-V) 특성과 함께 연구하였다. C-V 특성으로부터 계산된 1/C2 특성으로, 흔히 사용되는 동종접합 모델은 모든 LED의 Vbi를 정확히 측정하지 못함을 발견하였다. 이상계수(ideality factor)를 기반으로 LED의 turn-on 전압을 알아내기 위한 모델인 I-V 특성 기반 모델은 Vbi를 계산하는데 좀 더 편리한 방법이 될 것이다. 본 연구는 built-in 전압과 turn-on 전압을 구분하였으며 실험 결과로부터 측정하였다. 본 연구는 이종접합 LED의 Vbi를 측정하기 위해 사용하는 몇몇 모델들을 사용하는 것에 대한 이해를 도울 수 있을 것으로 기대한다. 둘째로, NUV에서 녹색 파장의 LED에서 내부 전기장을 연구하였다. 첫째 장에서 언급된 VFB 와 Vbi 방법은 이러한 샘플들의 FPZ 을 계산하는데 사용된다. NUV InGaN/AlGaN MQW LED의 FPZ를 ER과 PC 분광학을 사용하여 처음으로 측정하였다. 대략적으로 인듐 함량이 4.5, 5.5, 6.5, 7.5% 인 NUV LED를 이용함으로써 역방향과 순방향 전압에서 ER과 PC 스펙트럼을 연구하였다. ER 스펙트럼에서 MQW 와 초격자 (superlattice, SL) 구조의 영향이 분명하게 구분되고 설명되었다. ER과 PC 분광학을 사용하여 측정된 이들 샘플의 VFB 는 경향의 일치를 보여준다. 또한, 결함과 결함을 통한 MQW로의 Mg 억셉터의 확산 사이의 관계를 인듐 함량의 정도와 함께 발견하였다. ER 분광법을 이용하여 InGaN 기반 MQW와 단일양자우물(single quantum well, SQW) LED의 내부 피에조 전기장을 측정하였다. FPZ 에 대한 인듐 함량을 이해하기 위해 NUV에서 녹색 파장(인듐 함량이 약 3에서 30%)까지 다양한 샘플을 측정하였으며, FPZ의 이론치와 경향이 일치함을 보였다. NUV에서 녹색 파장까지 실험적으로 얻은 FPZ를 사용하여 인듐 함량에 따른 변화를 피팅(fitting) 하기 위해 2차 다항식(second-order polynomial equation)을 제안하였다. FPZ에 미치는 인듐 함량의 영향과 첨두 파장 역시 서술하였다. 셋째로, 결함(특히 점 결함)과 같은 미시효과는 FPZ 를 줄이기 위해 변형(strain)의 완화를 일으키며, 이를 5개의 서로 다른 InGaN 기반 MQW NUV LED 샘플을 사용하여 확인하였다. 결함과 FPZ 사이의 관계는 여러 거시적 광전자 특성을 측정함으로써 알 수 있다. FPZ는 샘플의 결정질(crystal quality) 향상에 따라 증가하는 것을 관찰하였다. 반대로 샘플의 점 결함의 증가에 따라 FPZ 는 감소하였다. 점 결함에 의한 변형의 완화는 제안된 모델을 사용하여 체계적, 상호적으로 설명하였다. 마지막으로, 퍼텐셜 에너지의 면내 요동(in-plane potential fluctuation) 원인과 그 요동이 광전자 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 퍼텐셜 에너지의 요동이 InGaN/GaN 기반 MQW 청색 LED의 광전자 성능에 미치는 영향을 같은 웨이퍼에서 만들어진 3개의 다른 샘플을 사용하여 조사하였다. MQW에서 퍼텐셜 에너지 면내 요동의 영향을 이해하기 위해 다양한 거시적 특성 측정기술을 이용하여 샘플들의 광전자 성능을 상호적으로 분석하였다. 예상한 것과 같이 MQW에서 변형의 증가로 FPZ와 낮은 전류 영역에서 첨두파장의 청색이동(blue-shift)이 증가함을 알 수 있었다. 더욱이, 변형의 증가에 따른 실험과 분석으로 I-V 곡선에서 이상계수의 감소, 발광 재결합률 증가, 내부양자효율(internal quantum efficiency, IQE)의 최대값이 일어나는 전류의 감소, 유효활성부피(effective active volume)의 증가, 전기발광(electroluminescence) 분포에서의 균일함과 세기 증가를 관찰하였다. MQW 내 변형 증가에 따른 광전자 성능의 이러한 변화 경향은 MQW 내의 감소된 결함으로 인한 국지적 면내 퍼텐셜의 높은 요동에 의해 일관적으로 설명된다. 이러한 모델은 결함을 통한 격자 내 변형의 완화를 서술하는데 사용된다. 어떻게 결함과 FPZ의 결합된 영향이 MQW 면내의 국지적 퍼텐셜 요동 을 야기하는지 제안하고 설명하였다. 다음으로, 인듐 함량이 다른 InGaN/AlGaN MQW LED 샘플을 이용하여 NUV LED의 광전자 성능에서 퍼텐셜 요동의 영향을 조사하였다. NUV LED에서 인듐 함량이 증가하면서 FPZ, 결정질, 외부양자효율(external quantum efficiency, EQE)이 향상되었으며, 점 결함, 이상계수, 직렬저항, 첨두파장의 적색이동(red-shift), turn-on 전압, 전자 넘침(electron overflow), MQW에서 p-GaN 층으로 전자의 터널링(tunneling) 등은 감소함을 관찰하였다. 그 결과, MQW에서 운반자 속박(carrier confinement)과 발광 재결합률이 증가하였다. MQW에서 증가한 운반자 속박은 증가한 band offset 뿐 아니라 감소한 점 결함과 퍼텐셜 에너지의 면내 요동에 의해 증가한 운반자 국소화(carrier localization)에 기인한다. 이들 샘플의 면내 퍼텐셜 요동은 인듐 함량에 따라 변하였으며 점 결함 및 FPZ 와 상관관계를 갖는다.

다항 회귀 분석을 이용한 고성능 Source-Measurement Unit의 구현에 대한 연구

박창희 한양대학교 대학원 2016 국내박사

최근의 휴대폰, 태블릿, 노트북 등 다양한 전자 기기들은 소형 경량화를 추구하면서 배터리의 사용 시간이 관심이 되고 있다. 같은 용량의 배터리라도 오래 사용 가능한 기기의 선호도가 좋아지게 된다. 이러한 이유 등으로 전자 기기들을 구성하는 반도체, 바이폴라 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, 다이오드, LED 등 전자 부품의 전기적 특성을 테스트하는 것은 중요한 부분이다. 이러한 전자 부품의 전기적 특성을 테스트하는 방법으로는 전원공급기로 전자 부품에 전압 또는 전류를 공급하고, 이에 따라 나타나는 전류 또는 전압을 디지털멀티미터(DMM)로 측정하는 방법이 존재한다. 그러나 이 방식은 구성하는 기기들로 인하여 공간적 부피가 커지고, 동기화 문제와 비용이 많이 발생하는 문제가 있다. SMU(Source Measurement Unit)는 이 같은 문제를 해결하기 위하여 만들어 것으로, 전압을 인가(Sourcing)하면서 동시에 전류를 측정(Measuring)하거나, 전류를 인가(Sourcing)하면서 동시에 전압을 측정(Measuring)할 수 있는 계측기의 일종이다. SMU는 전압원, 전류원, 전압계, 전류계의 기능을 한 회로 내에 구현한 것으로, 각종 반도체 소자, LED, 다이오드, 바이폴라 트랜지스터(BJT), 전계 효과 트랜지스터(FET) 등과 같은 전자 소자의 전기적 특성을 측정하여 제조 시 전자 소자의 오류 여부뿐만 아니라 전자 소자 제조 공정의 검증과 사용할 전자 소자의 검증에도 사용되고 있다. 그러나 이러한 장비들은 대부분 범용장비로 만들어지기 때문에 다른 피측정 전자 소자들도 대응하기 위하여 전압 또는 전류의 인가 및 측정 범위가 광범위하게 넓고 필요 이상의 기능이 많이 내포 되어있다. 또한 상대적으로 고가격이며, 사용자의 요구사항을 단시일 내에 적용하기 어려우며, 주기적으로 비용을 내고 교정을 받아야하는 단점이 존재한다. 이러한 이유 등으로 인하여 고성능이지만 경제적이며, 사용자의 요구 사항을 단시일 내에 적용할 수 있는 SMU의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 정밀도와 정확도를 높이면서 경제적으로 제작이 가능한 고성능 SMU의 구현을 제안하였으며, 이에 대한 방법으로 우선 정밀도를 높이기 위하여 고분해능의 DAC(Digital Analog Converter)와 ADC(Analog Digital Converter)를 사용하였다. 또한 정확도를 높이기 위하여 DAC, ADC에 나타나는 오프셋 오차와 이득오차를 우선 감소시켰고, 정현파 형태의 간섭오차(Interference error)와 임의로 발생하는 우연오차(Random error)를 재귀평균방법을 이용하여 감소시켰으며, 전체 회로의 비선형 오차와 오프셋 오차, 이득 오차 등을 다항회귀분석(Polynomial Regression Analysis)방법으로 보정하여 감소시켰다. 또한 구현된 재귀평균방법과 다항회귀분석법을 이용한 보정방식이 시스템 내에서 빠르게 동작할 수 있도록 DSP(Digital Signal Processing) 기능을 내장된 마이크로프로세서를 사용하여 디지털 시스템을 설계 제작하였으며, 고정밀 인가 및 측정을 위해 두 종류의 회로를 설계 제작하였다. 첫 번째로는 기존의 SMU의 기본 구조와는 다르지만 ADC, DAC의 분해능을 향상시킬 수 있으며, 시스템을 경제적으로 구현할 수 있는 단전원을 이용한 I-V 인가 및 측정 시스템을 설계 제작하였으며, 두 번째로는 기존의 SMU의 구조를 향상시키고, 구현된 신호처리 방법을 적용할 수 있는 양전원을 이용한 I-V 인가 및 측정 시스템을 설계 제작하였다. 그리고 실험 및 검증은 0.01% 오차를 갖는 저항들과 전자소자 중 비선형의 전기적 특성을 보이는 LED를 이용하여 실험을 하였으며, 제안한 회로와 신호처리방식을 적용할 때 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. LED를 이용한 실험은 LED 생산 시 측정하는 항목인 역방향전류(IR), 역방향 전압(VR), 순방향전압(VF1, VF2, VF3)에 적용하였으며, 실험 결과에서 IR 측정 시에는 0.043 %, VR 측정 시에는 0.0207%, VF1 측정 시에는 0.0444%, VF2 측정 시에는 0.017%, VF2 측정 시에는 0.0181% 로 평균 0.02864%의 오차율이 관찰되어 제작한 시스템의 성능을 확인할 수 있었다.

디지털 의료 영상의 보안을 위한 개선된 워터마크

안봉환 漢陽大學校 大學院 2001 국내석사

디지털 워터마킹 기법(digital watermarking technique)은 의료 분야의 기술적인 발전으로 인하여 대형병원을 중심으로 사용되고 있는 디지털 의료 영상의 보안을 위한 방법 중에 최근 연구되고 있는 방법이다. 디지털 의료 영상의 보안을 위한 개선된 방법은 의료 영상에 의존한 암호학적인 개념(cryptographic concept)을 갖는 해쉬 함수(hash function)와 전자서명을 사용한 것이다. 해쉬함수는 메시지의 무결성(integrity)을 보장하고 전자서명(digital signature)은 의료영상의 요구조건인 위조를 못하도록 하기 위해 사용한다. 디지털 의료영상에 의존한 워터마킹을 구현하기 위해 블록 이산여현변환(discrete cosine transform)을 사용하여 저주파 성분을 해쉬함수의 입력으로 한다. 해쉬함수가 전자서명의 계산 양을 줄이는 효과가 있기 때문에 전자서명은 해쉬된 값을 입력 값으로 사용한다. 전자서명의 결과는 워터마크로써 의료영상에 삽입한다. 그러나 의료영상은 영상의 훼손을 원하지 않으므로 영향을 최소화하기 위해서 블록 이산여현변환의 고주파 성분에 워터마크를 선택적으로 삽입한다. 또한 의료영상의 경우 훼손이 일어났을 경우, 의료 사고가 발생할 수 있으므로 훼손을 검출하기 위해 블록방향 인증을 통하여 훼손된 위치를 국부화(localization)한다. 위 방법으로 다양한 실험을 수행한 결과, 워터마킹된 영상이 기존의 방법으로 워터마킹된 것보다 시각적으로 손상이 없으며, 여러 가지 압축등에 강한 것을 확인하였고, 국부화를 통하여 훼손된 위치도 검출할 수 있었다. The digital watermarking technique is one of the solutions recently studied for the security of the medical images being used in many general hospitals by the technical growth of medical area. The improved methods for the security of the medical images are to use a hash function and a digital signature with a cryptographic concept dependant on the medical image. A hash function guarantees the integrity of message and a digital signature is used for prohibiting from the forgery as a requirement of the medical image. The low frequency coefficients of DCT(Discrete Cosine Transform) become as inputs of a hash function by using DCT to implement the watermarking dependant on the digital medical images. A digital signature uses a hashed value as an input one because a hash function can make the amount of operation of a digital signature be reduced. A watermark, that is, the output of a digital signature, is inserted into the medical image. To minimize the alteration of the original medical image, however, the watermark is selectively inserted into the high frequency coefficients of DCT. And the block-wise authentication makes the damaged location be a localization to detect the damage because the medical accidents can be occurred when the medical image is damaged. The results of the diverse experiments show the watermarked image with the above mentioned methods is less damaged visually than the one with the previous methods and powerful in a lot of compressions. Additionally, the damaged location can also be detected easily by the localization.

최신 무선전력전송 기술 개발전략에 관한 연구

이지은 한양대학교 공학대학원 2012 국내석사

무선전력전송 기술은 전자기기에 무선으로 전력을 전송하여, 전자기기에 전원을 공급하는 기술을 의미한다. 특히, 최근 들어 다양한 전자기기가 사용되고 있으며, 스마트폰 등과 같이 각종 전자기기의 기능이 다양화 되고 있고, 전자기기의 사용량 역시 급증하고 있다. 이러한 사용량의 급증으로 인해 스마트폰 등의 전자기기의 배터리 소모 문제가 큰 이슈로 대두되고 있으며, 이러한 배터리 용량의 해결책 중 하나로 무선전력전송 기술이 활발히 연구되고 있다. 그리고, 이러한 무선전력전송 기술이 스마트폰 등과 같은 전자기기에 적용되는 경우, 별도의 충전선을 구비하지 않거나 사용자가 인지하지 않는 상황에서도 자유로이 전자기기를 충전할 수 있으므로 배터리 소모에 대한 문제를 해결할 수 있으리라 전망된다. 이와 같이 무선전력전송 기술의 필요성이 증가하고 있지만, 무선으로 전력을 전송하는 경우 전력전송 효율 등의 문제로 인하여, 무선전력전송 기술은 저출력 또는 접촉식으로만 전자기기를 충전하는 데에만 한정적으로 사용 되어 왔다. 그러나 2007년 MIT Soljacic 교수가 제안한 공진결합을 사용하는 무선전력전송 기술이 무선전력 전력전송 효율을 크게 개선했으므로 그 후로 무선전력전송 기술에 대한 활발한 연구가 이루어지고 있는 상황이다. 본 논문에서는 공진결합의 무선전력전송 기술의 특허 및 표준화 동향과 같은 기술현황에 대해 알아보고, 이에 기초하여 국내 기업들의 연구개발 방향에 대해 제시한다. 본 논문을 통해 제시된 연구개발 방향에 의하는 경우 국내 기업은 공진결합의 무선전력전송 기술의 각 기술 분야에서 기술 우위를 점할 수 있다고 판단된다.

삼각형 전자파 잔향실 내의 필드 균일도 특성

김성철 漢陽大學校 大學院 2001 국내석사

본 논문은 전자파 장해 및 복사 내성 측정의 대용시설로 사용될 수 있는 삼각형 구조의 전자파 잔향실 내의 필드 균일도 특성에 관한 연구이다. 직사각형 구조의 체적이 동일한 두 삼각형 구조의 전자파 잔향실 내의 필드 균일도를 개선시키기 위하여 Schroeder 확산기를 설계하여 적용하였으며, 전자파 잔향실 내의 필드 균일도 특성을 해석하기 위하여 FDTD(Finite- Difference Time-Domain)방법을 사용하여 시험공간(Test Volume)의 한 면에서 전계 세기를 추출한 후, 필드 분포를 분석하였다. 또한 정삼각형 구조의 전자파 잔향실과 Schroeder 확산기를 설계하여 시뮬레이션 및 제작하였으며, 실험을 통한 시험 평가를 한 결과, Schroeder 확산기를 적용한 삼각형 구조의 전자파 잔향실 내의 필드 균일도가 확산기를 적용하지 않은 경우와 비교하여 1~4dB 개선됨을 알 수 있었다. This paper presents the results of an electromagnetic field uniformity of a triangular reverberation chamber that can be used alternatively for the analysis and measurement of electromagnetic interference and immunity test. Equilateral triangular reverberation chamber and Schroeder diffusers were designed and fabricated for this research. FDTD(Finite-Difference Time-Domain) simulation method was applied to analyze the field characteristics inside of two different types of reverberation chambers. The results showed improvements of an electromagnetic field uniformity inside of triangular reverberation chambers, and measured field uniformity was improved by 1~4dB compared to the ones without Schroeder diffusers.