• Current Optics and Photonics
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• 제5권2호
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• pp.129-133
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• 2021

This study observed the performance of an InAs/GaSb type-II superlattice photodiode with a p-i-n structure for mid-wavelength infrared detection. The 10 ML InAs/10 ML GaSb type-II superlattice photodiode was grown using molecular beam epitaxy. The cutoff wavelength of the manufactured photodiode with Si3N4 passivation on the mesa sidewall was determined to be approximately 5.4 and 5.5 ㎛ at 30 K and 77 K, respectively. At a bias of -50 mV, the dark-current density for the Si3N4-passivated diode was measured to be 7.9 × 10-5 and 1.1 × 10-4 A/㎠ at 77 K and 100 K, respectively. The differential resistance-area product RdA at a bias of -0.15 V was 1481 and 1056 Ω ㎠ at 77 K and 100 K, respectively. The measured detectivity from a blackbody source at 800 K was calculated to be 1.1 × 1010 cm Hz1/2/W at zero bias and 77 K.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.128.2-128.2
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• 2014

Long-wave infrared detectors using the type-II InAs/GaSb strained superlattice (T2SL) material system with the nBn structure were designed and fabricated. The band gap energy of the T2SL material was calculated as a function of the thickness of the InAs and GaSb layers by the Kronig-Penney model. Growth of the barrier material (Al0.2Ga0.8Sb) incorporated Te doping to reduce the dark current. The full width at half maximum (FWHM) of the 1st satellite superlattice peak from the X-ray diffraction was around 45 arc sec. The cutoff wavelength of the fabricated device was ${\sim}10.2{\mu}m$ (0.12eV) at 80 K while under an applied bias of -1.4V. The measured activation energy of the device was ~0.128 eV. The dark current density was shown to be $1.2{\times}10^{-5}A/cm^2$ at 80 K and with a bias -1.4 V. The responsivity was 1.9 A/W at $7.5{\mu}m$ at 80K and with a bias of -1.9V.

• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.327-334
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• 2013

InAs/GaSb 제2형 응력 초격자(strained layer type II superlattice, T2SL)을 이용한 nBn 구조 장적외선 검출소자의 설계 및 제작을 하였다. InAs와 GaSb 두께에 따른 T2SL 구조의 장적외선 밴드갭 에너지를 Kronig-Penney 모델을 이용하여 계산하였다. 소자의 암전류 밀도를 줄이기 위해서, nBn 구조에서 장벽층인 $Al_{0.2}Ga_{0.8}Sb$ 성장 중에 Te 보상도핑(compansated doping)을 하였다. 온도(T) 80 K 및 인가전압($V_b$) -1.5 V에서, 반응스펙트럼 측정을 통한 소자의 차단파장은 ${\sim}10.2{\mu}m$ (~0.122 eV)로 나타났다. 또한 온도 변화에 따른 암전류 측정으로부터 도출된 활성화 에너지는 0.128 eV로 계산 되었다. T=80 K 및 $V_b$=-1.5 V에서 암전류는 $1.0{\times}10^{-2}A/cm^2$으로 측정되었다. 흑체복사 적외선 광원을 이용한 반응도(Responsivity)는 소자 온도 80 K 및 인가전압 -1.5 V의 조건에서 0.58 A/W로 측정되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.127-127
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• 2010

Owing to many advantages on indirect intersubband absorption from the hole miniband to the electron miniband based on the type-II band alignment in InAs/GaSb strained-layer superlattice (SLS), InAs/GaSb SLS infrared photodetector (SLIP) has emerged as a promising system to realize high-detectivity quantum photodetector operating up to room temperature in the spectral range of mid-infrared (MIR) to far-infrared (FIR). In particular, n-barrier-n (n-B-n) structure designed for blocking the majority-carrier dark current makes it possible for MIR/FIR dual-band SLIP whose photoresponse (PR) band can be exclusively selected by the bias polarity. In this study, we present the MIR and FIR photoresponse (PR) mechanism identified by dual-band PR spectra and photoluminescence (PL) profiles taken from InAs/GaSb SLIP. In the MIR/FIR PR spectra measured by changing bias polarity, each spectrum individually shows a series of distinctive peaks related to the transitions from the hole subbands to the conduction one. The PR mechanism at each polarity is discussed in terms of diffusion current, and a superposition of MIR-PR in the FIR-PR spectrum is explained by tunnelling of electrons activated in MIR-SLS. The effective FIR-PR spectrum decomposed into three curves for HH1, LH1, and HH2 has revealed the edge energies of 120, 170, and 220 meV, respectively, and the temperature variation of the MIR-PR edge energies shows that the temperature behavior of the SLS systems can be approximately expressed by the Varshni empirical equation.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2007년도 제33회 하계학술대회 초록집
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• pp.271-271
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• 2007

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.170.1-170.1
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• 2015

안티모니 (Sb)를 기반으로 한 제2형 초격자 (Type II superlattice, T2SL)구조 적외선 검출기 연구는 2000년대 들어 Sb 계열의 화합물 반도체 성장 기술이 발전함에 따라 HgCdTe (MCT), InSb, 양자우물 적외선 검출기 (QWIP)를 대체할 수 있는 고성능의 양자형 적외선 검출 소재로 부상하였으며, 현재 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 기존의 양자형 적외선 검출소자에 비해 전자의 유효질량이 상대적으로 커서 밴드 간의 투과전류가 줄어들 뿐만 아니라, 전자와 정공이 서로 다른 물질 영역에 분포하여 Auger 재결합률을 효과적으로 줄일 수 있어 상온 동작이 가능한 소재로 주목을 받고 있다. 또한, T2SL 구조는 초격자를 구성하는 물질의 두께나 조성 변화를 통한 밴드갭 변조가 용이하여 단파장에서 장파장 적외선에 이르는 광범위한 파장 대역에서 동작이 가능할 뿐만 아니라 구조적 변화를 통해 이중 대역을 동시에 검출 할 수 있는 차세대 적외선 열영상 소자로 알려져 있다. 본 연구에서는 분자선 에피택시(MBE)법을 이용하여 300 주기의 InAs/GaSb (10/10 ML) 제2형 초격자 구조를 성장하여 적외선 검출소자를 제작하였다. 제2형 초격자 구조를 구성하는 물질계에 p-type dopant인 Be을 이용하여 각각 도핑 농도가 다른 시료를 성장하였다. 이때 p-type 도핑 농도는 각각 $1/5/10{\times}10^{15}cm^{-3}$로 변화를 주었다. 성장된 시료의 구조적 특성 분석을 위해 고분해능 X선 회절 (High resolution X-ray diffraction, HRXRD)법을 이용하였으며, 초격자 한 주기의 두께가 6.2~6.4 nm 로 설계된 구조와 동일하게 성장됨을 확인 하였으며, 1차 위성피크의 반치폭은 30~80 arcsec로 우수한 결정성을 가짐을 확인하였다. 적외선 검출을 위한 $410{\times}410{\mu}m^2$ 크기의 단위 소자 공정을 진행하였으며 이때 적외선의 전면 입사를 위해 소자 위에 $300{\mu}m$의 윈도우 창을 제작하였다. 단위 소자의 측벽에는 표면 누설 전류가 흐르는데 이를 방지하기 위해서 표면보호막을 증착하였다. 적외선 검출 소자의 전기적 특성 평가를 위해 각각의 시료의 암전류 (dark current)와 파장별 반응 (spectral response)을 온도별로 측정하여 비교 및 분석하였다.

• 한국진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.108-115
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• 2009

150 주기의 InAs/GaSb (8/8-ML) 제2형 응력초격자 (SLS)를 활성층에 탑재한 초격자 적외선검출소자 (SLIP) 구조를 MBE 방법으로 성장하고, 직경 $200{\mu}m$의 개구면을 가지는 SLIP 개별소자를 시험 제작하였다 고분해능 투과전자현미경 (TEM) 이미지의 휘도분포와 X선회절 (XRD) 곡선의 위성피크의 분석 결과는 SLS 활성층은 균일한 층두께와 주기적 응력변형을 유지하는 급격한 계면의 초격자임을 입증하였다. 흑체복사 적외선 광원을 이용하여 측정한 입사파장 및 인가전압에 따른 반응도 (R)와 검출률 ($D^*$)로부터, 차단파장은 ${\sim}5{\mu}m$이고 최대 R과 $D^*$ ($\lambda=3.25{\mu}m$)는 각각 ${\sim}10^3mA/W$ (-0.6 V/13 K)와 ${\sim}10^9cm.Hz^{1/2}/W$ (0 V/13 K)임을 보였다. 반응도의 온도의존성으로부터 분석한 활성화에너지 275 meV는 광반응 과정에 개입되어 있는 가전대 및 전도대 부준위 사이의 에너지 간격 (HH1-C)과 잘 일치하였다.