Ag 기반 반사방지 구조를 갖는 솔라 블라인드 자외선 광 검출기

Abstract

현재 산업구조에서부터 대규모 아파트 단지 또는 밀집 시설등 복잡하고 고가화된 산업현장 및 거주시설이 증가함에 따라서 안전을 위한 기술의 수요 또한 폭발적으로 증가하고 있다. 특히 몇 년 전 숭례문 화재에서도 볼 수 있듯이 화재예방에 조기경보의 수요가 증가하여 현재의 열, 연기 감지식 화재감지기보다 빠른 반응이 가능한 빛을 활용한 광학식 화재감지기로서의 수요가 증가하는 추세이다. 광학식은 빛을 신호로써 사용하기 때문에 다른 종래의 화재감지기보다 빨라서 조기경보가 가능하고, 적은 양의 신호로도 감지를 할 수 있기 때문에 물적, 인적 피해를 보다 크게 줄일 수 있을 것으로 예상된다. 보통 빛을 이용한 화재감지기의 경우에는 신호를 자외선, 적외선을 사용하는 자외선, 적외선 화재감지기가 존재한다. 물질의 연소 시 물질 연소와 함께 나오는 특정파장을 감지하여 화재를 경보하는 방식이다. 보통 이러한 화재감지기들은 벽이나 천정 등에 설치가 이루어지는데 빛을 이용하는 만큼 빠르다는 장점이 있지만 일광이 자외선부터 적외선에 이르기 까지 다양한 파장대를 가지기 때문에 이러한 자외선, 적외선 센서를 독립적으로 구성하여 사용하기 위해서는 차광판 등의 사용대책이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 AlGaN/GaN EPI를 이용하여 자외선 대역의 파장을 흡수하는 자외선 센서용 아발란치 다이오드를 제작하고 또한 로 이루어진 가시광 필터를 제작하여 필터를 적용 후, 필터를 적용하기 전 후 반응도 비교를 통해 가시광 감쇄율의 변화를 살펴보았다. 소자와 필터를 제작하기 전 다양한 공정 과정을 거치기 때문에 각각의 단위공정을 독립적으로 수행하여 노광공정, 금속증착, lift-off 등 필수 공정의 문제가 없나 확인하였고, 특히 CTLM을 통하여 p-GaN과 Ni/Au, n-AlGaN과 Ti/Al/Ni/Au로 이루어진 계면에서의 접촉저항 분석을 통하여 최적화된 열처리 조건 및 오믹 특성을 얻고자 하였다. 그리고 전산모사를 통하여 필터의 투과율 및 반사도를 다양한 두께로 시뮬레이션하여 최적화된 필터의 구조를 설계하고 소자에 적용하였다. 그 결과, 아발란치 다이오드의 제작을 통하여 역전압을 가해줄 때 서서히 전류가 증가하다가 항복전압에서 전류가 기하급수적으로 증가하는 항복현상을 확인할 수 있었고, 또한 광원의 입사에 의한 전자-정공 쌍이 생성 되어 광전류가 생성되고 캐리어의 가속을 통해 광전류가 증가하는 특성도 확인할 수 있었다. 또한 필터를 적용하기 전, 후 반응도 비율의 비교를 통하여 가시광 감쇄율을 비교하였고, 필터 적용 전 의 값에서 필터 적용 후 로 가시광 감쇄율이 약 11.9배 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 소자의 제작 및 필터의 적용은 별도의 복잡한 공정을 거치지 않고, 박막 증착을 통하여 감쇄율을 크게 끌어올렸다는 점에서 의미를 갖는다. 하지만 본 연구에서 제작한 APD는 가시광 감쇄율은 증가하였지만 상대적으로 높지 않은 항복전압 및 이득을 가진다. 따라서 EPI의 상태라던가 공정과정을 최적화하여 더 낮은 항복전압과 높은 이득을 갖는 소자의 제작이 필요할 것으로 확인되고 TCAD프로그램이나 다양한 단위공정에서의 최적화를 통하여 소자의 성능을 더욱 끌어올릴 수 있을 것으로 기대된다.