Detectivity Improvement of Microbolometer by Coupling 3D Feed Horn Antenna

3차원 피드 혼 안테나 결합을 통한 볼로미터의 감지도 향상

본 논문에서는 3차원 feed horn 안테나를 볼로미터에 결합함으로써 감지도(Detectivity)를 향상시킨 비가시광 영상 감지 소자를 제안하였다. Feed horn 안테나의 우수한 지향성(Directivity)를 통해서 주위의 잡음 성분을 제거함으로써 감지도의 향상을 확인할 수 있었다. 안테나와 볼로미터와의 결합 손실을 줄이기 위해서 볼로미터의 흡수층의 모양을 원형의 형태로 하였으며 크기도 안테나 폭과 일치를 시켰다. 또한 열적 고립 구조를 만들기 위한 지지 다리의 모양도 원형의 형태로 하여서 전체 길이를 증가 시켰으며 이로 인해 열전도도(Thermal conductance)를 $4.65{\times}10^{-8}$[W/K]까지 낮출 수 있었 다. 설계된 소자의 감지도는 $2.37{\times}10^{9}$[$cm\sqrt{Hz}/W$]을 나타내었으며 안테나 결합을 통한 감지도의 향상을 확인 할 수 있었다. 볼로미터의 제작은 MEMS 기술을 이용한 표면미세가공(Surface micromachining)법으로 열적 고립 구조체를 제작할 수 있으며 3차원 feed horn안테나는 SU-8이라는 음성 감광제를 경사회전노광시켜서 제작할 수 있다.