Pt 전극을 이용한 ${Al_0.33}{Ga_0.67}N$ 쇼트키형 자외선 수광소자의 동작특성

Properties of Pt/${Al_0.33}{Ga_0.67}N$ Schottky Type UV Photo-detector

  • 신상훈 (경북대학교 센서공학과) ;
  • 정영로 (경북대학교 센서공학과) ;
  • 이재훈 (경북대학교 전자전기공학부) ;
  • 이용현 (경북대학교 전자전기공학부) ;
  • 이명복 (경북대학교 전자전기공학부) ;
  • 이정희 (경북대학교 전자전기공학부) ;
  • 이인환 (삼성종합기술원) ;
  • 한윤봉 (전북대학교 화학공학과) ;
  • 함성호 (경북대학교 전자전기공학부)
  • 발행 : 2003.07.01

초록

유기금속 화학기상 증착법(MOCVD)을 이용하여 사파이어 기판에 AlGaN/n/sup +/-GaN 구조와 AlGaN/AlGaN interlayer/n/sup +/-GaN 구조로 성장시킨 AlGaN 층을 이용하여 쇼트키형 자외선 수광소자를 제작하였다. 성장층은 약 1018의 캐리어 농도와 각각 236과 269 ㎠/V·s의 이동도를 가진다. 메사구조를 형성하기 위해 ICP 장비로 식각한 후, Si₃N₄로 절연한 뒤 Ti/Al/Ni/Au와 Pt를 이용하여 저항성 전극 및 쇼트키전극을 형성하였다. 그리고 interlayer를 갖는 Pt/Al/sub 0.33/Ga/sub 0.67/N의 전기적 특성은 -5 V에서 1 ㎁의 낮은 누설전류를 보였고, interlayer가 없는 Pt/Al/sub 0.33/Ga/sub 0.67/N은 0.1㎂로 나타났다. 광측정 결과, interlayer를 갖는 Pt/Al/sub 0.33/Ga/sub 0.63/N 쇼트키 수광소자는 차단파장이 약 300 ㎚이며, 광응답도는 280 ㎚에서 0.15 A/W, 그리고 자외선 대 가시광선 제거비는 1.5×10⁴로 우수한 반응특성을 보였다.

Schottky type A $l_{0.33}$G $a_{0.67}$N ultraviolet photodetectors were fabricated on the MOCVD grown AlGaN/ $n^{+}$-GaN and AlGaN/AlGaN interlayer/ $n^{+}$-GaN structures. The grown layers have the carrier concentrations of -$10^{18}$, and the mobilities were 236 and 269 $\textrm{cm}^2$/V.s, respectively. After mesa etching by ICP etching system, the Si3N4 layer was deposited for passivation between the contacts and Ti/AL/Ni/Au and Pt were deposited for ohmic and Schottky contact, respectively. The fabricated Pt/A $l_{0.33}$G $a_{0.67}$N Schottky diode revealed a leakage current of 1 nA for samples with interlayer and 0.1$\mu\textrm{A}$ for samples without interlayer at a reverse bias of -5 V. In optical measurement, the Pt/A $l_{0.33}$G $a_{0.67}$N diode with interlayer showed a cut-off wavelength of 300 nm, a prominent responsivity of 0.15 A/W at 280 nm and a UV-visible extinction ratio of 1.5x$10^4./TEX>.

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참고문헌

  1. Peter Sandvik, Kan Mi, Fatemeh Shahedipour, Ryan Mcclintock, Alireza Yasan, Patrick Kung, and Manijeh Razeghi, 'AlGaN for solar-blind UV detectors,' Journal of Crystal Growth, Vol. 231, p. 366, 2001 https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)01467-1
  2. A. Osinsky, S. Gangopadhyay, B. W. Lim, M. Z. Anwar, and M. A. Khan, 'Schottky barrier photodetectors based on AlGaN', Appl. Phys. Lett. Vol. 72, p. 742, 1998 https://doi.org/10.1063/1.120862
  3. J. Han, K. E. Waldrip, S. R. Lee, J. J. Figel, S. J. Heame, G. A. Petersen, and S. M. Myers, 'Control and elimination of cracking of AlGaN using low-temperature AlGaN interlayers,' Appl. Phys. Lett., Vol. 78, p. 67, 2001 https://doi.org/10.1063/1.1336812
  4. 신상훈, '쇼트키 전극을 이용한 Pt/AlGaN 자외선 수광소자의 제작 및 특성,' 경북대학교 센서 공학과 졸업논문, 2002
  5. S. Keller, R. Vetury, G. Parish, S. P. DenBaars, and U. K. Mishra, 'Effect of growth termination conditions on the performance of AlGaN/GaN high eletron mobility transistors,' Appl. Phys. Lett., Vol. 78, p. 3088, 2001 https://doi.org/10.1063/1.1372620
  6. Cyril Pernot, Akira Hirano, Motoaki Iwaya, Theeradetch Detchprohm, Hiroshi Amano, and Isamu Akasaki, 'Solar-Blind UV photodetectors based on GaN/AlGaN pin photodiodes,' Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 39, p. 387, 2000 https://doi.org/10.1143/JJAP.39.387
  7. Peter Sandvik, Kan Mi, Fatemeh Shahedipour, Ryan Mcclintock, Alireza Yasan, Patrick Kung, and Manijeh Razeghi, 'AlGaN for solar-blind UV detectors,' Journal of Crystal Growth, Vol. 231, p. 366, 2001 https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)01467-1
  8. B. Yang, D. J. H. Lambert, T. Li, C. J. Collins, M. M. Wong, U. Chowdhury, R. D. Dupuis, and J. C. Cambell, 'High-performance back-illuminated solar blind AlGaN metal-semiconductor-metal photo-detectors,' Electronics Letters, Vol. 36, No. 22, 2000 https://doi.org/10.1049/el:20001301
  9. Suk-Hun Lee, Jae-Kyu Chun, Jae-Jin Hur, Jae-Seung Lee, Gi-Hong Rue, Young-Ho Bae, Sung-Ho Hahm, Yong-Hyun Lee, and Jung-Hee Lee, 'RuO2/GaN Schottky Contact Formation with Superior Forward and Reverse Characteristics,' IEEE Electron Device Letters, Vol. 21, No.6, June 2000
  10. E. Monroy, F. Calle, and E. Munoz, 'AlxGalxN:Si Schottky barrier photo-diodes with fast response and high detectivity,' Appl. Phys. Lett. Vol. 73, p. 2146, 1998 https://doi.org/10.1063/1.122405
  11. David L. Pulfrey, J.J. Ku, Michael P. Leslie, Brett D. Nener, Giacinta Parish, Umesh K. Mishra, P. Kozodoy, and J. Tarsa, 'High UV/solar rejection ratios in GaN/AlGaN/GaN pin photo-diodes,' IEEE Elec. Devices, Vol. 48, No. 3, 2001 https://doi.org/10.1109/16.906440
  12. B.W. Lim, P.C. Chen, J.Y. Yang, and M.A. Khan, 'High reponsivity intrinsic photoconductors based on AlxGal-xN,' Appl. Phys. Lett., Vol. 68, p. 3761, 1996. https://doi.org/10.1063/1.115998