• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.57-58
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• 2011

III-V족 화합물 반도체의 일종인 InSb는 77 K에서 0.23 eV의 작은 밴드 갭을 가지며 높은 전하 이동도를 가지고 있기 때문에 대기권에서 전자파 흡수가 일어나지 않는 3~5 ${\mu}m$범위의 장파장 적외선 감지가 가능하여 중적외선 감지 소자로 이용되고 있다. 하지만 InSb는 밴드 갭이 매우 작기 때문에, 소자 제작시 누설전류에 의한 소자 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 다른 화합물 반도체에 비해 녹는점이 낮고, 휘발성이 강한 5족 원소인 Sb의 승화로 기판의 화학양론적 조성비(stoichiometry)가 변하기 쉬워, 계면특성 저하의 원인이 된다. 따라서 우수한 특성을 가지는 적외선 소자의 구현을 위해서, 저온에서 계면 특성이 우수한 고품질의 절연막 증착 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 InSb 기판 위에 $SiO_2$, $Si_3N_4$의 절연막 형성시 증착온도의 변화에 따른 계면 트랩 밀도를 분석하였다. $SiO_2$, $Si_3N_4$ 절연막은 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 n형 InSb 기판 위에 증착하였으며, 증착온도를 $120^{\circ}C$부터 $240^{\circ}C$까지 변화시켰다. Metal oxide semiconductor(MOS) 구조 제작을 통하여, 커패시턴스-전압(C-V)분석을 진행하였으며, 절연막과 InSb 사이의 계면 트랩 밀도를 Terman method를 이용하여 계산하였다[1]. 또한, $SiO_2$와 $Si_3N_4$의 XPS 분석과 TOF-SIMS 분석을 통하여 계면 트랩 밀도의 원인을 밝혀 보았다. $120{\sim}240^{\circ}C$ 온도 범위에서 계면 트랩 밀도는 $Si_3N_4$의 경우 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}cm^{-2}eV^{-1}$, $SiO_2$의 경우 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}$ 값을 나타냈고, 두 절연막 모두 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 그러나 모든 샘플에서 $Si_3N_4$의 경우, flat band voltage가 음의 전압으로 이동한 반면, $SiO_2$의 경우, 양의 전압으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 계면 트랩 밀도 증가의 원인을 확인하기 위해서, oxide를 $120^{\circ}C$, $240^{\circ}C$에서 증착시킨 샘플을 XPS 분석을 통하여 깊이에 따른 성분분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 계면에서 $In_2O_3$와 $Sb_2O_3$ 피크의 증가를 확인하였다. 이는 계면에서 oxide양이 증가함을 의미하며, 이렇게 생성된 oxide는 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. Nitride 절연막을 증착시킨 샘플은 TOF-SIMS 분석을 통해, 계면에서의 성분 분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 In-N, Sb-N, Si-N 결합의 감소를 확인하였다. 이렇게 분해된 결합들의 dangling 결합이 늘어 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. 최종적으로, 소자특성을 확인 하기 위하여 계면 트랩 밀도가 가장 낮게 측정된 $200^{\circ}C$ 조건에서 $SiO_2$ 절연막을 증착하여 InSb 적외선 소자를 제작하였다. 전류-전압(I-V) 분석 결과 -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. 절연막 증착조건의 최적화를 통하여, InSb 적외선 소자의 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제1권2호
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• pp.107-116
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• 1992

$CH_{3}CN$ 감지를 위한 최적 모물질은 $CH_{3}CN$의 억분해 온도와 생성량을 적외선 흡수 스펙트럼으로부터 비교함으로써 선정되었다. $SnO_{2}$ 표면에서 $CH_{3}CN$은 $130^{\circ}C$에서부터 열분해되기 시작하여 $300^{\circ}C$에서는 많은 양의 생성물을 생성하였다. 산화반응에 의한 $CH_{3}CN$은 $CO_{2}$, $NH_{3}$ 및 $H_{2}O$로 열분해되었으며, $320^{\circ}C$에서부터 $N_{2}O$가 생성되기 시작하였다. $SnO_{2}$ 감지소자의 $CH_{3}CN$에 대한 감지특성은 $CH_{3}CN$과 금속산화물과의 산화반응으로 인해 생성된 흡착종에 의해 영향을 받았다. 감지물질표면과의 반응에서 생성된 흡착종은 CO, $NH_{3}$, $H_{2}O$ 및 $NO_{x}$ 등이었다. $NO_{x}$의 생성량은 감지특성에 큰 영향을 나타냄을 알 수 있다. 170 ppm의 $CH_{3}CN$에 대한 $SnO_{2}$의 감도와 동작온도는 각각 70% 정도와 $300^{\circ}C$이었다. 0.2wt% Pd 첨가된 $SnO_{2}/Al_{2}O_{3}/Pd$ 감지소자는 $CH_{3}CN$에 대해 높은 감도를 나타내었으며, 응답시간은 약 10초이었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
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• pp.160-163
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• 2009

최근 적외선 열 영상의 유용함이 발표되어감에 따라 이 기술에 대한 이해와 도입폭이 점진적으로 넓혀져 가고 있다. 국내는 물론 세계적으로 많은 제조, 개발 관련 업체들이 생겨나고 있으며, 업체들의 기술이 발전함에 따라 높은 온도 분해능과 해상도는 물론, 시스템 전체의 크기가 휴대가 가능할 정도로 소형화 되어가고 있는 추세이다. 이러한 열 영상 카메라에서 중요한 역할을 하는 적외선 열 감지 센서에서는 주변 온도, 대상 온도, 표면 온도 등의 측정 오차 및 열상 측정 소자의 온도, Bias 불안정 등의 매우 다양한 원인으로 인한 잡음이 발생하기 쉽다. 이러한 다양한 잡음의 감소는 해상도 및 온도 분해능의 향상과 직결되므로, 잡음을 줄이기 위한 많은 연구가 도처에서 행해지고 있다. 본 논문은 이러한 노력의 일환으로써 각각의 잡음 원인을 규명하지 않고 최종 열 영상 출력물에서 인접 프레임들의 비교, 혼합 하여 제거하는 3D Noise Reduction 기술을 이용해 노이즈를 감쇠하는 방법에 대해 연구하였다.

• 전자공학회논문지A
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• 제32A권11호
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• pp.52-62
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• 1995

We developed a two-dimensional numerical simulator which can analyze the electrical as well as optical characteristics and evaluate the detection performances of self-signal processing infrared detectors. It solves the poisson equation and the electron, hole current continuity equations including the optical generation and recombination models. To speed up convergency rate. the Newton algorithm is used. Automatic triangular grid generator make it easy to simulate the devices with the various read-out geometries. This simulator can show the variation of spatial resolution which is caused by the transit velocity and transit time dispersion in bifurcate and horn geometries respectively. Also, we calculated the responsivity, noise, and detectivity in respect of the applied electric field and background field-of-view. The results obtained from simulation correspond to those of experiments, and it is verified that horn read-out geometry has the superior spatial resolution and detection performance to bifurcate geometry.

• 한국기계가공학회지
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• 제6권4호
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• pp.50-56
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• 2007

This study aims to find the optimal cutting conditions, when are IR Detection device HgCdTe is machined with diamond tool of diamond turning machine. Machining technique for HgCdTe with single point diamond turning tool is reported in this paper. The main factors influencing the machined surface quality are discovered and regularities of machining process are drawn. It has been found HgCdTe has more and more important applications in the field of modern optics. The purpose of our research is to find the optimum machining conditions for ductile cutting of HgCdTe and apply the SPDT technique to the manufacturing of ultra precision optical components of brittle materials.

• 전자공학회논문지A
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• 제32A권3호
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• pp.124-133
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• 1995

A theoretical self-consistent thermoelectric model has been developed for optimal thermal design in the self-signal processing infraed detectors. The model is achived by employing the coupled thermoelectric equation which allows which allows the simultaneous investigation of the termal and electrical aspects of device behavior. The thermal limitation of detectivity and responsivity are determined by the enegy gap, carrier concentration, lifetime, and mobility as a function of the temperature. The calculated results indicate that the detectivity is decreased at bias fields above about 50 V/cm, because the performence is limiting by temperature when the bias voltage reached the level associated with Joule heating. It has been also found that the improvement in the mid-band modulation transfer function(MTF) may be restricted by increasing the bias fields. Further, the important paramerers in the thermal optimization of SPIR detector, such as temperature in the device, ambipolar velocity, element thickness and length, are also considered. The analytical study provides a mathematical basis for optimal design of such a photoconductive IR detector and the agreement between the experimental and theoretical results are seen to be good.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1248-1249
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• 2008

The $V_{1.8}W_{0.2}O_5$ thin films deposited on $Pt/Ti/SiO_2/Si$ substrates by RF sputtering method exhibited fairly good TCR and dielectric properties. It was found that film crystallinity, dielectric properties, and TCR properties were strongly dependent upon the annealing temperature. The dielectric constants of the $V_{1.8}W_{0.2}O_5$ thin films annealed at 400$^{\circ}C$ were 38.11, with a dielectric loss of 0.134, respectively. Also, the TCR values of the $V_{1.8}W_{0.2}O_5$ thin films annealed at 400$^{\circ}C$ were about -3.15%/K.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 Techno-Fair 및 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.116-117
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• 2007

The $V_2O_5$ thin films deposited on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates by RF sputtering method exhibited fairly good TCR and dielectric properties. It was found that film crystallinity, dielectric properties, and TCR properties were strongly dependent upon the annealing temperature. The dielectric constants of the $V_2O_5$ thin films annealed at $300^{\circ}C$ were 37.7, with a dielectric loss of 2.535, respectively. Also, the TCR values of the $V_2O_5$ thin films annealed at $300^{\circ}C$ were about -2.65%/K.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.128-128
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• 2010

중적외선 영역은 장애물에 의해서 파장의 흡수가 거의 일어나지 않기 때문에 적외선 소자에서 널리 이용되고 있다. 현재 대부분의 중적외선 소자에는 HgCdTe (MCT)가 사용되고 있지만, 3성분계 화합물이 가지는 여러 문제를 가지고 있다. 반면에, 2성분계 화합물인 인듐안티모나이드 (InSb)는 중적외선 영역 ($3-5\;{\mu}m$) 파장 대에서 HgCdTe와 대등한 소자 특성을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자 제작의 용이성, 그리고 야전과 우주 공간에서 소자 동작의 안정성 때문에 HgCdTe를 대체할 물질로 주목을 받고 있다. InSb는 미국과 이스라엘과 같은 일부 선진국을 중심으로 연구가 되었지만, 국방 분야의 중요한 소자로 인식되었기 때문에 소자 제작에 관한 기술적인 내용은 국내에 많이 알려지지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 InSb 소자 제작의 기초연구로 절연막과 pn 접합 형성에 대한 연구를 수행하였다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, InSb 기판위에 $SiO_2$와 $Si_3N_4$를 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 증착을 하였다. 절연막의 계면 트랩 밀도는 77K에서 C-V (Capacitance-Voltage) 분석을 통하여 계산하였으며, Terman method 방법을 이용하였다.[1] $SiO_2$는 $120-200^{\circ}C$의 온도 영역에서 계면 트랩 밀도가 $4-5\;{\times}\;10^{11}cm^{-2}$범위를 가진 반면, $240^{\circ}C$의 경우 계면 트랩 밀도가 $21\;{\times}\;10^{11}cm^{-2}$로 크게 증가하였다. $Si_3N_4$는 $SiO_2$ 절연막에 비해서 3배 정도의 높은 계면 트랩 밀도 값을 나타내었으며. Remote PECVD 장비를 이용하여 $Si_3N_4$ 절연막에 관한 연구를 추가적으로 진행하여 $7-9\;{\times}\;10^{11}cm^{-2}$ 정도의 계면 트랩 밀도 값을 구할 수가 있었다. 따라서 InSb에 대한 절연막은 $200^{\circ}C$ 이하에서 증착된 $SiO_2$와 Remote PECVD로 증착 된 $Si_3N_4$가 적합하다고 할 수 있다. 절연막 연구와 더불어 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. n-InSb (100) 기판 ($n\;=\;0.2-0.85\;{\times}\;10^{15}cm^{-3}$ @77K)에 $Be^+$이온 주입하여 p층을 형성하여 제작 되었으며, 열처리 조건에 따른 소자의 특성을 관찰 하였다. $450^{\circ}C$에서 30초 동안 RTA (Rapid Thermal Annealing)공정을 진행한 샘플은 -0.1 V에서 $50\;{\mu}A$의 높은 암전류가 관찰되었으며, 열처리 조건을 60, 120, 180초로 변화하면서 소자의 특성 변화를 관찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권6호
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• pp.1001-1007
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• 2002

To improve the performance of the PZT thin flms, each PZT and PT layer was alternately deposited on a Pt/Ti/Si$_3$N$_4$/SiO$_2$/Si substrate by a modified sol-gel solid precursor technique. For comparison, PZT thin films were also prepared with an identical method under the same conditions. XRD measurement revealed that the diffraction pattern of the multilayer film was due to the superimposition of the PZT and PT patterns. At 1㎑, a dielectric constant of 389 and 558, a dielectric loss of 1.2% and 1.1% were obtained for the PZT/PT and PZT thin films, respectively. If we consider the PT dielectric constant to be 260, it is clear that the dielectric constant of alternately deposited PZT/PT thin films was well adjusted. The PZT/PT thin film showed a low dielectric constant and a similar dielectric loss compared with those of the PZT film. The figures of merit on detectivity for the PZT/PT and PZT thin films were 20.3$\times$10$\^$-6/㎩$\^$-$\sfrac{1}{2}$/, and 18.7$\times$10$\^$-6/㎩$\^$-$\sfrac{1}{2}$/, and the figures of merit on voltage response were 0.038㎡/C and 0.028 ㎡/C, respectively. The high figures of merit for the PZT/PT film were ascribed to its relatively low dielectric constant when compared to the PZT thin films.