• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.361-361
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• 2013

비냉각 적외선 검출소자는 빛이 전혀 없는 환경에서도 사물을 감지하는 열상장비의 핵심소자이다. 마이크로볼로미터 적외선 검출기는 상온에서 동작하며, 온도안정화를 위해 TEC를 장착하여 진공패키지로 조립된다. 패키지는 진공을 유지할 수 있도록 일반적으로 메탈로 제작되며, 단가 감소 및 생산성 증대를 위해 wafer level packaging 방법을 이용한다. 마이크로볼로미터의 특성은 패키지의 진공 변화에 매우 민감하다. 센서의 감도를 증가시키기 위해서는 진공환경을 유지해야 한다. 볼로미터 소자의 특성은 상압에서 열전도는 기판과 멤브레인 사이의 에어갭을 통해 열손실을 야기하므로 센서의 반응도가 현저히 줄어든다. 에어갭이 1 um 정도 되더라도 그 사이에 존재하는 열전도가 가능하므로 진공을 유지하여 열고립 상태를 증대시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 소자의 동작시 압력, 즉 진공도가 볼로미터 소자의 반응도 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 마이크로볼로미터 소자는 $2{\times}8$ 어레이 형태로 제작하였으며, metal pad를 각 단위셀에 배치하였으며, 공통전극으로 한 개의 metal pad를 넣어 설계하였다. 흡수체로써 VOx를 사용하였으며, 열 고립구조를 위해 2.5 um 공명 흡수층의 floating 구조로 멤브레인을 형성하였다. 진공패키지는 메탈패키지를 제작하여 볼로미터 칩을 TEC 위에 장착하였으며, 신호의 감지를 위해 가변저항을 매칭시켰다. 반응도는 신호 대 잡음 값을 획득하여 소자에 도달하는 적외선 에너지에 대해 반응하는 값을 계산에 의해 얻어내는 것이다. 픽셀 크기는 $50{\times}50$ um이며, 패키지 조립 공정 후 온도변화에 따른 저항 측정을 통해 TCR 값을 얻었다. 이때 TCR은 약 -2.5%/K으로 나타났다. $2{\times}8$의 4개 단위소자에 대해 측정한 값은 균일하게 TCR 값이 나타났다. 광반응 특성은 볼로미터 단위소자에 대해서 먼저 고진공(5e-6 torr) 하에서 측정하였으며, 반응도는 25,000 V/W의 값을 나타내었고, 탐지도는 약 2e+8 $cmHz_{1/2}$/W로 나타났다. 패키지의 압력 조절을 위해 TMP 및 로터리 펌프를 이용하여 100 torr에서 1e-4 torr의 범위에서 압력조절 밸브를 이용하여 질소가스의 압력으로 진공도를 변화시켰다. 적외선 반응신호는 압력이 증가함에 따라 감소하였으며, 2e-1 torr의 압력에서 신호의 크기가 감소하기 시작하여 5 torr에서 반응도의 1/2 값을 나타냄을 알 수 있었다. 30 torr 이상에서는 신호가 잡음값 과거의 동일하여 신호대 잡음비가 1로 나타남을 알 수 있었다. 또한 진공도 변화에 대해, 흑체온도에 따른 반응도 및 탐지도의 특성을 조사한 결과를 발표한다. 반응도의 증가를 위해 진공도는 진공도는 1e-2 torr 이하의 압력을 유지해야 함을 본 실험을 통해 알 수 있었다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.8
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• pp.42-47
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• 2000

Long-wavelength infrared (LWIR) detectors made of self-assembled quantum dots embedded in the channel region of high electron mobility transistor (HEMT) is demonstrated. Above 180 K, the detector shows low dark currents due to strong confinement effect of electrons in InAs quantum dots and exhibits the broad spectral response ranging from 7 mm to 11 mm. The peak detectivity ($D^*$) of $1.93{\times}10^{10}cmHz^{1/2}/W$ is obtained at 9.4 mm. The photocurrent characteristics as a function of applied bias are similar to that of normal FETs, while the photocurrent decreases as the applied electric field exceeds $2{\times}10^3V/cm$ because of the increased dark current.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.3 no.1
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• pp.251-256
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• 2004

A stable reference voltage generator is necessary to the infrared image signal readout circuit(ROIC) to improve noise characteristics in comparison with signals originated from infrared devices, that is, to gain good images. In this study, bandgap reference circuit operating at cryogenic temperature of 77K for Infrared image ROIC(readout integrated circuit) was propose. Most of bandgap reference circuits which are presented so far operate at room temperature, and they are not suitable for infrared image ROIC operating at liquid nitrogen temperature, 77K. To design bandgap reference circuit operating at cryogenic temperature, the parameter characteristics of used devices as temperature change are seen, and then bandgap reference circuit is proposed with considering such characteristics. It demonstrates practical use possibility through taking measurements and estimations.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.7 no.6
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• pp.549-556
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• 1994

광전변화소자(Photo electric conversion device)는 광전효과-내부 광전효과(광도전 및 광기전력) 및 외부광전효과(광전자방출)을 이용하여 광을 전기신호로 변화시키는 소자를 광전자소자라 하며, 광전자 및 양자전자공학의 발전과 함께 많은 개발이 되고 있다. 이 광전변환소자는 주로서 고체박막의 재료를 이용하며, 소자의 소형화, 고성능화, 고신뢰성등의 요구와 함께 광전기술연구가 활발하게 진행되고 있다. 현재 광전소자의 광의 파장은 가시부만이 아니고, X선으로 부터 적외선까지에 걸쳐 있다. 이 파장에 대응하여 각종의 단결정이 필요하고, 소자의 설계가 요구된다. 이들의 응용은 소자의 광의 발진, 증폭, 검출의 소자만이 아니고 변조, 편향, 기록, 전달로등 다종다양의 기능을 갖는 소자가 요구되고 있다. 이들의 Optoelectronic Device의 연구가 활발하게 진행되어 새로운 광전소자의 제품이 개발되고 있어, 이에 대한 소개를 하고져 한다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.27 no.5
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• pp.73-84
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• 2012

테라헤르츠파는 0.1~10THz 대역의 미개발 주파수 자원으로 전자기파 스펙트럼에서 적외선과 밀리미터파의 중간 영역에 위치한다. 전파의 투과성과 광파의 직진성을 동시에 가지고 있어 독특한 물리적 특성을 보유한 테라헤르츠파는 THz 소자, 분광, 영상 기술 등의 기초 과학과 의공학, 보안, 환경/우주, 정보통신 등의 응용 과학 분야에서 이미 그 중요성이 검증되어 향후 폭넓은 산업 응용으로 다양한 분야에서 새로운 형태의 시장이 형성될 것으로 기대된다. 이러한 테라헤르츠파 기술의 사회, 경제적 파급력을 극대화하기 위해서는 테라헤르츠 대역 소자의 특성을 향상시키고, 크기와 가격을 낮추는 것이 매우 중요하다. 본고에서는 크기와 가격을 낮출 수 있는 포토닉스 기반의 테라헤르츠 가변형 연속파 신호원 및 검출기 기술과 이를 기반으로 구현 가능한 응용 기술 동향에 대하여 기술하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.337-337
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• 2009

가시광선영역에서 매우 균일한 높은 투과성뿐만 아니라 근적외선영역에서 가파른 홉수성 엣지와 함께 낮은 투과율을 제공하는 산화구리(II)를 함유하는 포스페이트 유리는 컬러 비디오 카메라의 컬러 보정 필터, 발광 컬러 디스플레이용 보호판(sheild), 모노크로메이터의 미광 필터, 플라스틱 복합재 필터의 무기 성분 및 CCD(전하 결합 소자) 및 CMOS(상보성 금속 산화물 반도체) 카메라 및 검출기 분야용 필터 유리로서 사용된다. 용융온도 및 산화구리(II) 첨가량에 따른 투과율을 측정하기 위해 포스페이트 유리 시료를 $1100\sim1500^{\circ}C$ 용융한 후 $400^{\circ}C$에서 2시간 동안 어닐링 공정을 거쳐 제조하였다. 제조된 시료는 두께 0.3mm로 폴리싱하여 자외선-적외선 분광 광도기를 이용하여 광학적 특성을 측정하였다. 본 실험을 통하여 용융온도에 따라 가시광선영역 및 근적외선영역에서의 투과율 거동을 비교한 결과 $1100\sim1200^{\circ}C$에서의 우수한 투과율 특성을 나타냈다. 용융온도가 내려감에 따른 가시광선영역 (400~600nm)에서 높은 투과율 및 근적외선영역 (750~1100nm)에서 낮은 투과율과 가파른 흡수성 엣지를 나타냈다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.236-236
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• 2013

비냉각 적외선 검출기는 산업용 군사용으로 최근 각광을 받고 있다. 이는 주야간 빛이 없는 곳에서도 사물의 열을 감지할 수 있어 인체감지 및 보안감시, 에너지 절감 등에 응용될 수 있는 핵심부품이다. 비냉각 적외선 검출기로는 재료의 저항의 변화를 감지하는 마이크로볼로미터형이 가장 많이 사용된다. 감지재료로는 비정질 실리콘(a-Si)과 산화바나듐(VOx)이 가장 많이 사용된다. VOx 박막은 일반적으로 RF sputtering 방법으로 증착이 되며, 저항이 낮고, 저항의 온도변화 계수(TCR)가 크며 신호 대 잡음 특성이 우수한 반면 산소(oxygen) phase가 다양하여 갓 증착된 상태의 박막은 재현성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 V 타겟을 사용한 VOx 박막을 증착하는 방법을 개선하여 ZnO 나노박막을 중간에 삽입하여 저항 특성을 조절할 뿐만 아니라 열처리에 의해 TCR 값을 향상시키고, VO2 phase 가 주로 나타나는 박막 증착 및 공정 방법을 소개한다. RF sputtering 장비를 이용하여 산소와 아르곤 가스의 혼합비를 4.5로 하였으며, VOx 증착 시 플라즈마 Power는 150 W 로 하여 상온에서 증착하였다. 갓 증착된 VOx 다층박막의 XRD 스펙트럼은 V2O5 피크가 주된 상을 이루고 있었으며, 산소열처리에 의해 VO2 상이 주로 나타남을 알 수 있었다. TCR 값은 갓 증착된 샘플에서 -0.13%/K의 값을 얻었으며, $300^{\circ}C$에서 50분간 열처리 후 -3.37%/K 으로 급격히 향상됨을 알 수 있었다. 저항은 열처리 후 약 100 kohm으로 낮아져 검출소자를 위한 조건에 적합한 특성을 얻을 수 있었다. 또한 산소열처리의 온도 및 시간에 따라 TCR 및 표면 거칠기 특성을 조사하였으며, 최적의 열처리 조건을 얻고자 하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.2
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• pp.127-132
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• 2009

We have investigated the intrinsic defects remaining in epitaxial GaSb layers grown on SI-GaAs substrates compared to those in bulk GaSb crystal substrate, which is a basic material of Sb-based strained-layer superlattice infrared photodetectors. From the functional dependence of the band-to-band transition energy of the photomuminescence (PL) spectra observing up to near room-temperature (250 K), the temperature parameters of [$E_o$, $\alpha$, $\beta$] of undoped GaSb crystal are determined by using the Varshni empirical equation describing the temperature variation of the bandgap energy. Additionally to the antisite-Ga ([$Ga_{Sb}$]) with an ionization energy of 29 meV that is well known to a major intrinsic defect in GaSb, epitaxial GaSb layers show a pair of deep states at the emission energy of 732/711 meV that may be related with a complex of two antisite-Ga and antisite-Sb ([$Ga_{Sb}-Sb_{Ga}$]). Based on the analysis of the temperature and the excitation-power dependences of PL, it suggests that excess-Sb substitutes Ga-site by self-diffusion and two anti sites of [$Ga_{Sb}$] and [$Sb_{Ga}$] could form as a complex of [$Ga_{Sb}-Sb_{Ga}$] in GaSb epilayers grown under Sb-rich condition.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.1
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• pp.22-29
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• 2011

An infrared thermographic imaging module of [$320{\times}256$] focal-plane array (FPA) based on [InAs/GaSb] strained-layer superlattice (SLS) was fabricated, and its images were demonstrated. The p-i-n device consisted of an active layer (i) of 300-period [13/7]-ML [InAs/GaSb]-SLS and a pair of p/n-electrodes of (60/115)-period [InAs:(Be/Si)/GaSb]-SLS. FTIR photoresponse spectra taken from a test device revealed that the peak wavelength (${\lambda}_p$) and the cutoff wavelength (${\lambda}_{co}$) were approximately $3.1/2.7{\mu}m$ and $3.8{\mu}m$, respectively, and it was confirmed that the device was operated up to a temperature of 180 K. The $30/24-{\mu}m$ design rule was applied to single pixel pitch/mesa, and a standard photolithography was introduced for [$320{\times}256$]-FPA fabrication. An FPA-ROIC thermographic module was accomplished by using a $18/10-{\mu}m$ In-bump/UBM process and a flip-chip bonding technique, and the thermographic image was demonstrated by utilizing a mid-infrared camera and an image processor.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.175-175
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• 2011

인체감지 적외선 센서로 사용되는 마이크로볼로미터 센서 감지재료인 $V_{2-x}W_xO_5$를 증착하고 단위소자를 제작하여 저항 및 센서성능을 측정 조사하였다. 감지재료는 $V_2O_5$에 W을 첨가하여 $V_{2-n}W_nO_5$ 타겟을 제작하였으며 RF sputtering 장비를 이용하여 $V_{1.85}W_{0.15}O_5$ 박막을 증착하였다. 증착온도 $400^{\circ}C$, $Ar/O_2$ 가스비율 50/20, 두께 200nm로 증착된 센서 재료의 특성을 조사한 결과 저항은 약 $20{\sim}70k{\Omega}$이었으며, TCR 값은 -3%/$^{\circ}C$ 이상으로 매우 우수한 박막특성을 얻었다. 볼로미터소자는 $40{\times}40{\sim}140{\times}140um^2$의 셀면적으로 설계하여 전극패턴과 습식식각공정으로 센서 구조체를 제작하였다. 소자의 성능평가는 검출기 측정장비를 이용하여 반응도 및 탐지도 특성을 조사하였다.