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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이성남
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수20
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2019
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화합물 반도체 중 ZnO와 GaN는 육방정계 wurtzite 결정구조를 지닌Ⅱ-Ⅵ족과 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로서 넓은 밴드갭과 화학적 안정성 및 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인해 LED (light emitting diode), LD (laser diode), 자외선 (UV, ultraviolet) 센서 및 가스센서 등 많은 소자에서 응용 가능성이 매우 높다. 최근에 분극 ZnO의 문제점을 해결하기 위해 무분극 ZnO에 대한 관심이 높아지면서 분극 및 무분극 ZnO를 이용한 자외선 센서에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 현재 ALD로 성장시킨 분극 및 무분극 ZnO 자외선 센서에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에선
ALD (Atomic layer deposition)로 성장시킨 분극 및 무분극 ZnO 자외선 센서를 제작하여 자외선과 가시광에서 광 반응도와 대기 분위기에 따라 광 반응도 비교를 하였다. 그 결과 가시광보다 자외선 영역에서의 광 반응도가 높았으며, 대기 분위기보다 진공 분위기에서의 광 반응도가 높은 것을 확인하였다. 또한 분극 ZnO에 비해 무분극 ZnO에 광 반응도가 약 1.6배정도 떨어지지만 대기 분위기에서 무분극 ZnO가 산소에 대한 영향을 덜 받는 것을 확인하였다. 두 번째로 PSS (Patterned Sapphire Substrate)와 NSS (Normal Sapphire Substrate)에서 성장시킨 질화갈륨계 p-i-n 구조의 자외선 센서를 이용하여 결함농도에 따른 광 반응도를 비교하였다. 그 결과 PSS에서 성장된 질화갈륨계 자외선 센서가 결함농도가 낮음으로써 더 높은 광 반응도의 효율을 얻은 것을 확인하였다. 또한 InGaN/GaN 활성층 내 In 조성을 달리한 질화물계 p-i-n 구조의 자외선 센서의 광 반응도를 분석하였다. In 조성에 따라 cut-off 파장이 달리지게 되어 각 파장대 별로 최대 반응도의 차이가 존재하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통하여 무분극 ZnO가 분극 ZnO에 비해 산소에 영향을 덜 받는 것과 또한 ZnO가 산소 가스 센서의 가능성을 확인 할 수 있었고, 또한 질화갈륨계 자외선 센서의 결함 농도를 줄임으로써 더 높은 효율성을 얻게 되고 In 조성을 달리하여 원하는 파장대를 흡수할 수 있는 자외선 센서를 확인 함으로써 화합물 반도체 자외선 센서에 대한 특성 향상 및 광 반응도 평가에 큰 도움이 될 것이라 사료된다.
ALD (Atomic layer deposition)로 성장시킨 분극 및 무분극 ZnO 자외선 센서를 제작하여 자외선과 가시광에서 광 반응도와 대기 분위기에 따라 광 반응도 비교를 하였다. 그 결과 가시광보다 자외선 영역에서의 광 반응도가 높았으며, 대기 분위기보다 진공 분위기에서의 광 반응도가 높은 것을 확인하였다. 또한 분극 ZnO에 비해 무분극 ZnO에 광 반응도가 약 1.6배정도 떨어지지만 대기 분위기에서 무분극 ZnO가 산소에 대한 영향을 덜 받는 것을 확인하였다. 두 번째로 PSS (Patterned Sapphire Substrate)와 NSS (Normal Sapphire Substrate)에서 성장시킨 질화갈륨계 p-i-n 구조의 자외선 센서를 이용하여 결함농도에 따른 광 반응도를 비교하였다. 그 결과 PSS에서 성장된 질화갈륨계 자외선 센서가 결함농도가 낮음으로써 더 높은 광 반응도의 효율을 얻은 것을 확인하였다. 또한 InGaN/GaN 활성층 내 In 조성을 달리한 질화물계 p-i-n 구조의 자외선 센서의 광 반응도를 분석하였다. In 조성에 따라 cut-off 파장이 달리지게 되어 각 파장대 별로 최대 반응도의 차이가 존재하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통하여 무분극 ZnO가 분극 ZnO에 비해 산소에 영향을 덜 받는 것과 또한 ZnO가 산소 가스 센서의 가능성을 확인 할 수 있었고, 또한 질화갈륨계 자외선 센서의 결함 농도를 줄임으로써 더 높은 효율성을 얻게 되고 In 조성을 달리하여 원하는 파장대를 흡수할 수 있는 자외선 센서를 확인 함으로써 화합물 반도체 자외선 센서에 대한 특성 향상 및 광 반응도 평가에 큰 도움이 될 것이라 사료된다.
목차
표 목 차그림목차국문요약1. 서론2. 이론적 배경2.1 ZnO 박막의 물성2.1.1 ZnO 박막의 구조적 특성2.1.2 ZnO 박막의 분극 및 반분극 특성2.2 GaN 박막의 물성2.2.1 GaN 박막의 구조적 특성2.3 화합물 반도체 광 센서 구조 및 특성2.3.1 M-S-M 구조2.3.2 Schottky diode 구조2.3.3 p-n 접합 구조2.4 화합물 반도체 광 센서 구조에 따른 mechanism2.4.1 ZnO M-S-M 구조의 광 센서 mechanism2.4.2 ZnO Schottky 구조의 광 센서 mechanism2.4.3 GaN M-S-M 구조의 광 센서 mechanism2.4.4 GaN p-n 접합 구조의 광 센서 mechanism2.4.5 ZnO M-S-M 구조의 수소 가스 센서 mechanism2.4.4 ZnO Schottky 구조의 수소 가스 센서 mechanism3. 실험 방법3.1 원자층증착공정법3.2 유기금속화학기상증착법3.3.박막 특성 분석 장비3.3.1 HR-XRD (High resolution X-Ray Diffraction)3.3.2 PL (Photoluminescence)3.3.3 UV visible spectroscopy3.3.4 AFM (Atomic Force Microscope)4. 산화물 반도체 광 센서의 대한 연구4.1 ZnO 분극 특성에 따른 박막 분석4.1.1 실험방법4.1.2 결정학적 분석4.1.3 표면 특성 분석4.1.4 광학적 특성 분석4.2 분극 및 무분극 ZnO 자외선 센서에 광에 따른 광 반응도 분석4.2.1 자외선 및 가시광선에 따른 광 여기전류 분석4.2.2 시간에 따른 광 반응도 분석4.3 분극 및 무분극 ZnO 자외선 센서에 대기 분위기에 따른 광여기 전류 분석4.3.1 진공 및 대기 분위기에 따른 광 여기전류 분석4.3.2 산소 원자 수 변화의 상대적인 암전류 및 광전류 분석4.3.3 시간에 따른 대기분위기에서의 광 반응도 분석4.4 분극 및 무분극 ZnO 수소 가스 센서의 수소 반응 연구4.4.1 실험 방법4.4.2 표면 특성 분석4.4.3 광학적 특성4.4.4 I-V 특성 및 감도 분석4.5 결론5. 질화물 반도체 광 센서의 대한 연구5.1 패턴된 사파이어 기판 위에 제작된 질화물계 자외선 센서5.1.1 실험 방법5.1.2 결정학적 분석5.1.3 광학적 특성 분석5.1.4 광 여기전류 특성5.1.5 파장에 따른 광 여기 전류 분석5.1.6 시간에 따른 광 반응 분석5.2 InGaN 활성층내 In 조성에 따른 자외선 센서의 광 감도에 대한 연구5.2.1 실험 방법5.2.2 결정학적 분석5.2.3 광학적 특성 분석5.2.4 광 여기전류 특성5.2.5 파장에 따른 광 여기 전류 분석5.2.6 시간에 따른 광 반응 분석5.3 결론6. 결론7. 참고문헌8. Abstract9. 연구성과
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