A novel area-variable varactor diode was proposed to obtain various C-V characteristics on a single wafer. The capacitance ratio could be controlled by the area ratio of the layout pattern. The quasistatic capacitance ratios were well matched to those of the layout patterns. And its microwave characteristics and photoresponses were measured and the capacitance ratio at 1 GHz was 18.5. The varactor diode showed large capacitance variations under photo-illuminations. The capacitance variation increased with the input light power and its maximum change of 450% was demonstrated. As a result, the area-variable varactor diode can be utilized in optically-controlled microwave circuits.
New photosensitive MESFET with the Bragg reflector buffer (P-MESFET) was proposed to increase optical coupling efficiency between the incident light power and the active channel layer. The P-MESFET designed for 780 nm light absorption was fabricated and characterized. The P-MESFET gave larger increase of the drain current at the gate bias voltages not too close to the pinchoff voltage and smaller threshold voltage shift than the conventional MESFET. With the oblique incidence of the optical signal instead of the conventional normal incidence, the P-MESFET could be fully utilized and the change of the drain current increased by more than 350%, compared with the change of the drain current of the conventional MESFET less than 200%. The dependence of the drain current on the incident optical power was measured and the P-MESFET showed greater sensitivity to the optical signal. Under steady illuminations, RF performances of the conventional MESFET and the P-MESFET were compared and the resistance elements of the P-MESFET showed a little more decrease than the conventional MESFET. As the optically-controlled semiconductor device with improved optical coupling efficiency and larger sensitivity, the P-MESFET is expected to be widely used in the applications such as high gain optical detection and optical control.
같은 웨이퍼에서 다양한 C-V 특성을 구현하기 위해 새로운 면적변환 가변용량 다이오우드를 제안하였다. 제안된 다이오우드는 레이아웃상의 면적변화로 커패시턴스 비율을 조절할 수 있으며 저주파에서의 커패시턴스 비율은 레이아웃상의 면적비와 잘 일치하였다. 다이오우드의 마이크로파 특성과 광조사에 의한 커패시턴스의 변화가 측정되었으며 1 GHz에서의 커패시턴스 비율은 최대18.5였다. 다이오우드는 빛이 조사되었을 때 큰 커패시턴스 변화를 보였다. 빛의 조사량이 증가하면 변화량은 증가하며 최대 변화량은 450%이었다. 결과적으로 면적변환 가변용량 다이오우드는 광학적으로 제어되는 초고주파 회로에 활용될 수 있을 것이다.
입사광과 MESFET의 채널과의 결합 효율을 높이기 위해 Bragg 층을 버퍼층으로 사용하는 새로운 광전감도 MESFET (P-MESFET)을 제안하였다. 780 nm의 빛 흡수를 위해 설계된 P-MESFET이 제작되고 그 특성이 분석되었다. P-MESFET은 기존의 MESFET 보다 큰 드레인 전류 변화를 보이고 더 작은 문턱전압 변화를 보였다. 또한 P-MESFET을 충분히 활용하기 위해서는 기존의 수직입사보다 빗각입사를 사용하여야 한다. 이러한 빗각입사를 사용하면 수직입사(100%)에 비해 350%이상의 드레인 전류변화를 보일 수 있으며 이는 200%도 못미치는 기존 MESFET의비교해볼 때 기존 MESFET의 전류변화와 비교해볼 때 큰 변화임에 틀림없다. 또한 입사광 전력에 대한 드레인 전류의 의존성을 측정하였으며 P-MESFET의 경우 광신호에 대해 훨씬 큰 민감성을 보였다. 기존 MESFET과 P-MESFET의 RF 특성이 빛이 조사된 상황에서 측정, 비교되었으며, P-MESFET의 저항성분은 기존 MESFET 보다 조금 더 크게 감소하였다. P-MESFET은 향상된 광 결합효율과 큰 광전감도를 가진 반도체 소자로서 고이득 광신호 검출과 광학적 제어와 같은 응용분야에 널리 이용될 것으로 기대된다.
