에어로졸 증착 방법을 이용한 산화 갈륨 박막 기반의 자외선 센서 개발과 극한 환경에서의 안정성 확인 연구

Alternative Title
Research of development of a gallium oxide thin film-based ultraviolet sensor using aerosol deposition method and verification of its stability under extreme environments
Author(s)
조현호
Advisor
류학기
Department
일반대학원 에너지시스템학과
Publisher
The Graduate School, Ajou University
Publication Year
2023-08
Language
kor
Keyword
Ga2O3 thin filmUV-C photodetectoraerosol depositionextreme environment
Abstract
본 연구에서는 기존의 필름 제작 방법보다 차별성 있는 에어로졸 증착 (AD) 이라는 방법을 활용하여 산화 갈륨 박막을 제작하였습니다. 일반적으로 산화 갈륨은 와이드 밴드 갭 재료로서 UV-C 영역의 파장을 선택적으로 감지하는데 적합합니다. 본 연구에서는 여러 장점이 있는 산화 갈륨을 이용하여 AD를 통해 박막을 제작한 후 UV-C photodetector로서의 특성을 평가했습니다. <br>에어로졸 증착 방법은 전구체로 사용하는 분말의 크기에 따라 박막의 상태가 달라집니다. 저는 다양한 크기의 산화 갈륨 분말을 사용하여 증착 결과를 확인한 후 가장 적합한 크기인 1.0 µm 크기의 산화 갈륨 분말을 최종적으로 선택하였습니다. <br>1.0 µm 크기의 산화 갈륨 분말을 사용하여 증착한 후 UV-C 영역의 파장에 가장 적합한 상인 베타상으로 상변화를 진행하고자 RTA를 통해 400, 600, 800도의 온도로 15분간 열처리를 진행하였습니다. 결과적으로 800도로 열처리한 산화 갈륨 박막에서 베타상이 우세함을 확인하였고, 그 결과 254nm 파장의 광원에 대한 측정 결과 약 40,000의 온/오프 비율과 높은 선택도를 확인할 수 있었습니다. <br>또한, 다양한 온도 환경에서의 안정성을 확인하고자 극저온 (-196℃)에서부터 고온 (150℃) 까지의 온도 범위에서 254nm 광원에 대한 측정결과 우수한 on/off 비율을 나타냄을 확인하였습니다. 또한, 극한 환경에서의 안정성을 확인하기 위해 박막에 감마선 조사 (100 kGy)를 진행하였으며, 그 결과 감마선 조사 전과 비슷한 성능을 나타냄을 확인하였습니다. <br>본 연구는 에어로졸 증착 방법으로 산화 갈륨 박막을 제작하는 연구로서, 향후 에어로졸 증착 방법을 이용한 산화 갈륨 박막 활용에 대한 학문적 관심을 불러올 것으로 기대합니다.
URI
https://dspace.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/24665
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Graduate School of Ajou University > Department of Energy Systems > 3. Theses(Master)
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