[연구자명]

1. 김신빈, 황제혁, 이지원(지도교수)
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[연구제목]

1. Dark Current Suppression in SWIR Quantum Dot Photodiodes via a Patterned Al₂O₃ Interlayer
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3. [연구내용 요약]
4. SWIR 대역 검출이 가능한 콜로이달 양자점(CQD, PbS) 기반 포토다이오드를 Si ROIC 위에 모놀리식으로 집적할 때, 높은 암전류가 SNR과 검출능(detectivity)을 제한하는 문제가 있다. 본 연구에서는 이 누설 전류의 일부가 TiN/ZnO 계면에서의 trap-assisted hole injection에서 기인할 것으로 추정하고, TiN 하부전극과 ZnO(ETL) 사이에 패터닝된 Al₂O₃ 층을 삽입하여 TiN/ZnO 접촉 면적만 국소적으로 제한하고, 광전류는 연속적인 ZnO 층을 통해 옆으로(lateral) 수집되도록 설계하였다. Contact opening 크기(3~15 µm)를 스플릿하여 암전류와 광전류를 비교한 결과, opening이 작아질수록 암전류는 2.77배, 광전류는 1.58배 감소하는 비대칭적 거동이 나타났으며, 이를 통해 photo/dark current ratio를 1.75배 개선하였다. 해당 패터닝 공정은 저온·CMOS 공정과 호환되며 QD 스택 자체에는 변경이 필요 없다.
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[성과와 관련된 이미지 및 설명]

1) Result

2) Suggeted Mechanism - Trap Assisted Hole Injection

[연구결과의 진행상태 및 향후 계획]

1) 진행상황: Thin-Film QD Photodiodes에서 Al₂O₃Interlayer가 Dark Current를 선택적으로 억제할 수 있다는 사실을 통해서 실험을 통해서 확인 및 메커니즘에 대한 가설 제시(Trap-Assisted Hole Injection) 

2) 향후 계획: Interlayer 및 Patterning을 더 많이 Split하고 Photo/Dark Current Ratio가 높아질 수 있도록 Engineering & Activation Energy 등의 분석으로 메커니즘 규명

[수상실적]

IMID 2026 (International Meeting on Information Display) 현장우수포스터상 수상