• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2007.06a
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• pp.253-254
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• 2007

• 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.

• 방재와보험
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• s.107
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• pp.38-44
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• 2005

기존 화재감지 기술이 점차적으로 발전되어 가고 있지만, 이러한 기존 기술과 다른 자동식 연기감지 방식이 혁신적으로 변화하고 있다. 이런한 혁신기술로 인하여 성장기의 화재를 감지하고 감지기에서 데이터를 분석하고, 화재와 관련된 데이터를 소방관계자에게 전송하는 방법이 계속 변화하고 있다. 기존 화재감지 방식의 예는 여러 가지 감열소자(열감지기), 광전식, 이온화식, 공기흡입형(연기감지기), 자외선.적외선(불꽃감지기)감지 방식이다. 감지기에서 데이터 분석의 형태로 연기농도를 표시하는 방법 등이 있다. 화재조건을 전송하는 방법은 특정한 구성요소(발신기, 감지기 등)의 위치(어드레스), LCD, CRT 그래픽 표시장치에서 많은 발전이 있었다. 이러한 혁신 기술은 화재경보 설비 판매시장, 설치방법, 기술기준의 변화에 많은 영향을 미치고 있다. 최근 개발된 디지털 비디오 연기감지 방식은 자동화재 감지 방식에 있어서 새롭고 급진적인 변화를 요구하고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.08a
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• pp.149-149
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• 2009

• 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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.26 no.3
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• pp.428-435
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• 2002

Pyroelectric $Pb(Zr_{0.3}Ti_{0.7})O_3$ (PZT30/70) thin film IR detectors has been fabricated and characterised. The PZT30/70 thin film was deposited onto $Pt/Ti/Si_3N_4/SiO_2/Si$ substrate by the sol-gel process. Four different substrate conditions were studied for their effects on the pyroelectric responses of the IR detectors. The substrate conditions were the combinations of the Si etching and the Pt/Ti patterning. In the Si etched substrate, the $Si_3N_4/SiO_2$ composite layer was used as silicon etch-stop, and was used as the membrane to support the PZT pyroelectric film element as well. The measured pyroelectric current and voltage responses of detectors fabricated on the micro-machined thin $Si_3N_4/SiO_2$ membrane were two orders higher than those of the detectors on the bulk-silicon. For detectors on the membrane substrate, the Pt/Ti patterned detectors showed a 2-times higher pyroelectric response than that of not-patterned detectors. On the other hand, the pyroelectric response of the detectors on the not-etched Si substrate was almost the same, regardless of the Pt/Ti patterning. It was also found that the rise time strongly depended on the substrate thickness: the thicker the substrate was, the longer the rise-time.

• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.163-163
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• 2010

중적외선 영역 ($3{\sim}5\;{\mu}m$)은 공기 중에 존재하는 이산화탄소나 수증기에 의해 흡수가 일어나지 않기 때문에 군사적으로 중요한 파장 영역이며, 야간에 적을 탐지하는데 응용되고 있다. InSb는 77 K에서 중적외선 파장 흡수에 적합한 밴드갭 에너지 (0.228 eV)를 갖고 있으며, 다른 화합물 반도체와 달리 전하 수송자 이동도 (전자: $10^6\;cm^2/Vs$, 정공: $10^4\;cm^2/Vs$)가 매우 빠르기 때문에 적외선 화상 감지기 재료로 매우 적합하다. 또한 현재 중적외선 영역대에서 널리 사용되는 HgCdTe (MCT)와 대등한 소자 성능을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자의 제작 용이성 때문에 MCT를 대체할 물질로 주목 받고 있다. 하지만, 기판과 절연막의 계면에 존재하는 결함 때문에 에너지 밴드갭 내에 에너지 준위를 형성하여 높은 누설 전류 특성을 보인다. 따라서 InSb 적외선 소자의 구현을 위하여 고품질의 절연막의 연구가 필수적이라고 할 수 있겠다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, n형 InSb 기판에 플라즈마 화학 기상 증착법 (PECVD)을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$를 증착하였으며, 증착 온도를 $120^{\circ}C$에서 $240^{\circ}C$까지 $40^{\circ}C$ 간격으로 변화하여 증착온도가 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 절연막과 기판의 계면 특성을 분석하기 위하여 77 K에서 커패시턴스-전압 (C-V) 분석을 하였으며, 계면 트랩 밀도는 Terman method를 이용하여 계산하였다 [1]. $Si_3N_4$를 증착하였을 경우, $120{\sim}240^{\circ}C$의 증착 온도에서 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도를 가졌으며, 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 모든 증착 온도에서 flat band voltage가 음의 전압으로 이동하였다. $SiO_2$의 경우 $120{\sim}200^{\circ}C$의 증착온도에서 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도 값을 보였으나, $240^{\circ}C$ 이상에서 계면 트랩밀도가 $12{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$로 크게 증가하였다. $SiO_2$ 절연막을 사용함으로써, $Si_3N_4$ 대비 약 25% 정도 낮은 계면 트랩 밀도를 얻을 수 있었으며, 모든 증착 온도에서 양의 전압으로 flat band voltage가 이동하였다. 두 절연막에 대한 계면 트랩의 원인을 분석하기 위하여 XPS 측정을 진행하였으며, 깊이에 따른 조성 분석을 하였다. 본 실험에서 최적화된 $SiO_2$ 절연막을 이용하여 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. Be+ 이온 주입을 진행하고, 급속열처리(RTA) 공정을 통하여 p층을 형성하였다. -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3\;{\Omega}\;cm^2$의 RoA (zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.113-113
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• 1998

C CdTe와 HgCdTe는 광전소자나 태양전지,x 선 및 y 선 감지 소자 그리고 적외선 감지소 자로의 웅용둥으로 인하여 많은 연구가 진행되고 있다. 광전소자를 제작함에 있어서 깊은 준위나 얄은 준위에 있는 몇들은 운반자 수명에 매우 큰 영향을 미치고 있음에도 불구하고 광전도도 측정에 의한 운반자 수명 연구에 대하여는 보고된 것이 별로 없다. 이에 본 논문에서는 CdTe 시료의 광전도도를 측정하여 운반자 수명 및 깊은 준위의 위치를 알아보았다 M MBE방법을 이용하여 CdTe 기판위에 In을 도핑한 CdTe를 성장하였다. 광전도 붕괴(PCD) 측정은 300 K에서부터 400 K까지 온도를 변화시켜주면서 측정을 하였고 광원으로서 G GaP- LED를 사용하였으며 전압 신호를 읽기 위하여 Tektronix 2430A 오실로스코프를 이용하 였다 .. Fig. 1. 에서 보인바와 같이 광전도 붕괴곡선은 접선으로 나타낸 하나의 지수 함수적 붕 괴(a2exp( -t/ r 2))보다는 설선으로 나타낸 두 개의 지수함수적 붕괴(alexp( νr 1)+a2exp( -νr 2)) 가 더욱 잘 실험결과와 일치함을 알 수 있었다. 이러한 것은 과잉 전하에 대한 깊은준위를 가 지고 있는 반도체물질에서 일반적으로 관찰되는 것으로 시료가 n 형이기 때문에 소수 운반자 인 정공의 벚에 의한 것으로 생각된다 .. Fig. 2. 에서는 운반자 수명의 온도에 대한 변화를 나타 낸 것이다. 온도가 증가함에 따라 운반자 수명이 감소하는 경항올 보이고 있으며 이것올 이용 하여 딪익 활성화 에너지를 계산 하여 본 결과 0.35 eV 와 0.43 eV염을 알수 있었다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.10 no.6
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• pp.279-285
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• 2001

In this study, we fabricated the microlens array using very simple and economical method which used Si molds made by bulk etching in HNA and spreaded SU-8 on top of the Si mold. And, we developed fabrication conditions for high fill factor microlens array that is $45{\mu}m$ in height and $150{\mu}m$ in diameter. This microlens array can be used for imaging system like IR detector or projection display. It is expected that it can improve the characteristics of these devices.