PLT 박편을 이용한 압전특성이 보상된 초전형 적외선 센서의 제작

Fabrication of pyroelectric IR sensors with PLT thin plates compensating for piezoelectric effect

La가 첨가된 $PbTiO_{3}(PLT)$ 박편을 이용하여 압전효과에 대한 보상이 이루어진 고감도 초전형 적외선 센서를 제작하였다. 센서는 두 개의 $1{\times}2\;mm^{2}$의 cell을 인접하게 나란히 설치하고 적절히 전극을 배열한 이중소자 형태로 제작하였으며, 제작된 센서는 단일 소자형 센서에 비하여 잡음 특성이 향상되어 신호대 잡음비가 350에 이르렀다. 나아가 2400 V/W 이상의 전압감도, $4.6{\times}10^{-8}\;C/cm^{2}K$의 초전계수 및 $4.2{\times}10^{-11}\;Ccm/J$의 전압 성능지수와 8.7 msec의 작은 열시상수 특성들을 보였다. 제작된 초전형 적외선 센서는 적절한 매치를 통하여 인체의 이차원적 이동방향의 감지에 응용할 수 있음을 실험을 통하여 확인하였다.

Highly sensitive pyroelectric IR sensors were fabricated with La-modified $PbTiO_{3}(PLT)$ thin plates compensating for piezoelectric effect. The device was fabricated in a dual form by placing two PLT cells, each of $1{\times}2\;mm^{2}$, side by side with appropriate electrode configuration. The dual element sensor had a signal to noise ratio of about 350 that was much larger than that of single element sensors. Further the dual element sensors exhibited excellent pyroelectric properties such as a large voltage responsivity of 2400 V/W, a pyro-coefficient of $4.6{\times}10^{-8}\;C/cm^{2}K$, a voltage figure of merit of $4.2{\times}10^{-11}\;Ccm/J$, and a small thermal time constant of 8.7 msec. It was confirmed through experiments that the dual element sensor was applicable to detect the two-dimensional moving direction of human beings.