• 전자공학회논문지D
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• 제36D권6호
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• pp.28-34
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• 1999

본 논문에서는 GaN 박막 위에 각각 알루미늄(Al)과 백금(Pt)을 증착하여 저항성 전극 및 투명한 schottky 전극을 형성한 평면형 자외선 수광소자를 제작하였다. 제작된 소자에 대해 전기적 특성과 광학적 특성을 조사하여 자외선 센서로서의 적합성을 검토하였다. 사파이어 기판위에 성장된 GaN 박막은 $7.8{\times}10^{16}cm^{-3}$의 도핑(doping)농도와 $138 cm^2/V{\cdot}s$의 이동도(mobility)를 가졌으며, 파장이 365 nm 이하인 빛만을 흡수하는 자외선 감지막 특성을 나타내었다. 5 V의 역방향 전압을 인가하였을 때 제조된 schottky형 자외선 센서는 325 nm의 자외선 파장에서 응답도가 2.84 A/W였고, $4{\times}10^4$의 큰 신호대 잡음비(SNR)의 $3.5{\times}10^9$W의 잡음등가전력(NEP)을 나타내었다. 따라서 이들 결과로부터 GuN를 이용한 schottky 다이오드가 가시광 차단 UV photodetector를 제조할 수 있음을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권10호
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• pp.671-677
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• 2001

사파이어 기판 위에 성장된 GaN위에 RUO₂/GaN 쇼트키형 자외선 수광소자를 설계, 제작하였다. 자외선 빛의 흡수율을 높이기 위해, MOCVD 다층구조는 undoped GaN(0.5 ㎛)in￣-GaN(0.1 ㎛)/n＋-GaN(1.5 ㎛)로 성장하였다. 성장층은 3.8×10/sup 18/ cm￣³의 캐리어 농도와 283 ㎠/V· s의 이동도를 가진다. 500 ㎛내외의 직경을 가지는 메사구조를 형성하기 위해 ECR 식각한 후, n＋-GaN층위에 Al으로 저항성 접촉을 하였다. 저항성 및 쇼트키 접촉 사이에 Si₃/N₄ 박막으로 절연한 이후 undoped GaN 층위에 RuO₂ 쇼트키 접촉을 하였다. 제작된 쇼트키 다이오드는 1.15×10/sup -5/ ［Ω-㎠］의 접촉비저항을 가졌다. 제작된 다이오드는 역전압인 -5V에서 305pA의 낮은 누설전류를 확인하였는데, 이 값은 RuO₂ 쇼트키 금속증착에 의해 현저히 향상된 것이다. 광측정에서는 10/sup 5/의 자외선대가시광선 제거비와 365nm 파장에서 0.23A/W로 높은 응답도를 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.324-325
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• 2014

Quantum wells infrared photodetectors (QWIPs) have been used to detect infrared radiations through the principle based on the localized stated in quantum wells (QWs) [1]. The mature III-V compound semiconductor technology used to fabricate these devices results in much lower costs, larger array sizes, higher pixel operability, and better uniformity than those achievable with competing technologies such as HgCdTe. Especially, GaAs/AlGaAs QWIPs have been extensively used for large focal plane arrays (FPAs) of infrared imaging system. However, the research efforts for increasing sensitivity and operating temperature of the QWIPs still have pursued. The modification of heterostructures [2] and the various fabrications for preventing polarization selection rule [3] were suggested. In order to enhance optical performances of the QWIPs, double barrier quantum well (DBQW) structures will be introduced as the absorption layers for the suggested QWIPs. The DBWQ structure is an adequate solution for photodetectors working in the mid-wavelength infrared (MWIR) region and broadens the responsivity spectrum [4]. In this study, InGaAs/GaAs/AlGaAs double barrier quantum well infrared photodetectors (DB-QWIPs) are successfully fabricated and characterized. The heterostructures of the InGaAs/GaAs/AlGaAs DB-QWIPs are grown by molecular beam epitaxy (MBE) system. Photoluminescence (PL) spectroscopy is used to examine the heterostructures of the InGaAs/GaAs/AlGaAs DB-QWIP. The mesa-type DB-QWIPs (Area : $2mm{\times}2mm$) are fabricated by conventional optical lithography and wet etching process and Ni/Ge/Au ohmic contacts were evaporated onto the top and bottom layers. The dark current are measured at different temperatures and the temperature and applied bias dependence of the intersubband photocurrents are studied by using Fourier transform infrared spectrometer (FTIR) system equipped with cryostat. The photovoltaic behavior of the DB-QWIPs can be observed up to 120 K due to the generated built-in electric field caused from the asymmetric heterostructures of the DB-QWIPs. The fabricated DB-QWIPs exhibit spectral photoresponses at wavelengths range from 3 to $7{\mu}m$. Grating structure formed on the window surface of the DB-QWIP will induce the enhancement of optical responses.

• 센서학회지
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• 제12권2호
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• pp.66-71
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• 2003

Pt/AlGaN Schottky-type UV photodetectors were designed and fabricated. A low-temperature AlGaN interlayer buffer was grown between the AlGaN and GaN film in the diode structure epitaxy to obtain crack-free AlGaN active layers. A comparison was then made of the structural, electrical, and optical characteristics of two different diodes: one with an AlGaN($0.5\;{\mu}m$)/n+-GaN(2 nm) structure (type 1) and the other with an AlGaN($0.5\;{\mu}m$)/AlGaN interlayer($150\;{\AA}$)/n+-GaN($3\;{\mu}m$) structure(type 2). A crack-free AlGaN film was obtained by the insertion of a low-temperature AlGaN interlayer with an aluminum mole fraction of 26% into the $Al_xGa_{1-x}N$ layer. The fabricated Pt/$Al_{0.33}Ga_{0.67}N$ photodetector had a leakage current of 1 nA for the type 1 diode and $0.1\;{\mu}A$ for the type 2 diode at a reverse bias of -5 V. For the photoresponse measurement, the type 2 diode exhibited a cut-off wavelength of 300 nm, prominent responsivity of 0.15 A/W at 280 nm, and UV-visible extinction ratio of $1.5{\times}10^4$. Accordingly, the Pt/$Al_{0.33}Ga_{0.67}N$ Schottky-type ultraviolet photodetector with an AlGaN interlayer exhibited superior electrical and optical characteristics and improved UV detecting properties.

• 한국광학회지
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• 제9권6호
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• pp.428-432
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• 1998

장파장영역의 적외선 검출을 위해 구속­비구속 상태간 전이를 이용한 GaAs/AlGaAs 이종접합 다중양자우물구조형태 검출기를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 살펴보았다. 시료는 MBE를 이용하여 SI-GaAs(100)기판 위에 장벽 500${\AA} $, 폭 40${\AA} $의 양자우물구조를 25층 성장시켰으며, Al의 몰분율은 0.28로 하였고 우물의 중심부 20${\AA} $은 $2{\times}10^{18}cm^{-3}$의 농도로 Si n-도핑을 하였다. 200$\times$200$\mu\textrm{m}^2$ 면적의 사각형 화소가 되도록 시료를 식각한 후 Au/Ge로 전극을 붙여 1$\times$8 검출기 배열을 제작하였다. 10K의 온도에서 적외선 광원에 대한 광특성을 조사한 결과 1차원으로 배열한 8개의 단일소자 모두 7.8$\mu\textrm{m}$파장에서 최대반응을 보였으며 검출률($D^＊$)은 최대 $4.9{\times}10^9cm\sqrt{Hz}/W$이었다.

• 한국광학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-7
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• 2007

필터와 검출기로 구성된 필터식 색채계의 분광감응도는 국제조명위원회(Commission Internationale de I'Eclairage, CIE)에서 정의한 등색함수와 일치해야 한다. 본 연구에서는 정확도가 높은 색채계에 적용할 수 있는 등색함수 $\bar{x},\;\bar{y}\;\bar{z}$에 대한 필터를 상용화된 색필터를 조합하여 제작할 수 있도록 설계하였다. 특히 등색함수 $\bar{x}$는 두 개의 투과대역을 가지고 있기 때문에 파장 영역이 다른 2 개의 필터로 분리하여 실현하였다. 설계에는 색필터의 두께를 곡선 맞춤변수로 두고 비선형 최소제곱법으로 필터의 품질지수 $f{_1}'$ 값을 최적화하는 프로그램을 개발하여 사용하였다. 그 결과 모든 필터의 $f{_1}'$ 값이 3 % 이하가 되도록 설계할 수 있었으며, $\bar{y}$ 등색함수 필터를 실제로 제작하여 $f{_1}'$ 측정값이 2.8 %임을 검증하였다. 또한 설계한 등색함수 필터로 색채계를 제작하여 LCD 평판 디스플레이의 색채 측정에 사용할 경우 발생하는 계통오차도 산출하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권7호
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• pp.486-493
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• 2003

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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권10호
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• pp.33-41
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• 2000

본 연구에서는 전압감도, 잡음등가전력, 비검출능 등이 초전특성들을 각 파라미터의 상호작용을 고려하여 3차원으로 모델링하였다. 그 결과, 전압응답특성은 저주파수 영역의 경우, 단면적에 대한 의존성 없이 두께가 작을수록 큰 전압응답을 보이고, 고주파수 영역의 경우는 20$G{\Omega}$의 부하저항에서 단면적이 작을수록 우수한 전압응답을 보이지만 두께에는 전혀 의존하지 않음을 알 수 있었다. 비검출능은 저주파수 영역에서 20$G{\Omega}$의 부하저항, $4{\times}10^{-10}m^2$ 이상의 단면적, 그리고 $1{\times}10^{-5}m$ 이하의 두께에서 아주 우수한 특성을 나타내었고, 고주파수 영역에서는 $1{\times}10^{-5}m$ 이하의 두께와 $2{\times}10^{-10}m^2$ 이상의 단면적에서 저항에 관계없이 높은 비검출능을 나타내었다. 또, 초전형 적외선 센서의 증폭 및 주파수 대역을 설정하기 위한 주변회로를 설계하였다. 본 연구에서는 1개의 단일 op-amp를 JFET의 드레인 부분의 단자에 연결한 quasi-boot-strap 회로를 사용하여, 2개의 op-amp를 이용한 상용화된 주변회로에 비해 약 56%의 잡음저하와 원하는 주파수 대역 및 증폭도를 얻을 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권8호
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• pp.35-41
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• 2000

$LiTaO_3$ 단결정 시료의 초전특성에 대한 주파수 의존성을 dynamic 방법을 이용하여 조사하였다. 2 ~ 1000Hz 주파수 범위에서 $LiTaO_3$ 단결정 시료의 전압응답을 부하 저항의 크기에 따라 초전전압영역 ($U_{PV},\;R_L=17.3G{\Omega}$) 과 초전전류영역 ($U_{PV},\;R_L=1M{\Omega}$) 으로 분류하여 측정하였다. 초전전류영역의 전압응답에 의존하는 초전계수는 40 Hz에서 최대값 $1.56{\times}10^{-8}C/cm^2{\cdot}K$를 나타내었고, 전압감도와 검출능을 위한 재료평가지수는 각각 최대값 $10.8{\times}10^{-11}C{\cdot}cm/J$ 과 $13{\times}10^{-7}C{\cdot}cm/J$을 나타내었다. 전압감도는 초전전압영역의 전압응답에 의존하여 2 Hz에서 488V/W 의 최대값을 나타내었다. 잡음등가전력과 비검출능은 40 Hz에서 각각 최소값 $3.95{\times}10^{-10}W/{\sqrt}Hz$와 최대값 $5.6{\times}10^8cm{\cdot}{\sqrt}Hz/W$이었다.