고성능 자외선 광검출기의 특성 평가
Electrical and Optical Characterization of High Performance UV Detectors
- 주제(키워드) UV Detectors
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김상배
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
이 논문에서는 전달 행렬 방법을 이용하여 GaN 및 GaN/Al0.2Ga0.8N Schottky 자외선 광검출기의 물질특성을 추출하였으며, 광검출기의 전기적, 광학적 특성을 이용하여 비이상적으로 나타나는 persistence photoconductivity (PPC) 및 yellow luminescence (YL) 현상과 역방향 누설전류의 원인을 살펴보았다. 첫째로, 전달 행렬 방법을 이용하여 GaN, Al0.2Ga0.8N 및 Schottky 접촉 금속 Ni의 물질특성인 흡수계수와 굴절률을 추출해 보았다. 먼저 전달 행렬 방법에 대한 소개와 이를 이용하여 입사된 빛이 반도체의 공핍영역에서 흡수되는 양을 구하고 이로부터 spectral responsivity를 얻는 과정을 수식으로 나타내어 보았다. 이렇게 시뮬레이션을 통해 얻은 spectral responsivity를 측정값과 비교하여 맞춰 나가면서 각 물질의 흡수계수와 굴절률을 구할 수 있었다. 이를 바탕으로 성능이 향상된 광검출기의 설계 방안을 모색하였다. 소자의 안정성을 유지하면서 Schottky 접촉 금속 Ni의 두께를 줄이고, 공핍 영역의 크기를 늘릴 수 있다면 더욱 향상된 성능의 광검출기의 실현이 가능해질 것이다. 둘째로, 전기적, 광학적으로 서로 다른 특성을 보이는 소자들의 특성 측정을 통해 역방향 누설전류 및 PPC와 YL 현상의 원인을 고찰하여 보았다. 초기 특성에 따라 소자를 두 그룹으로 나누었으며 각 그룹의 온도의존성에 대하여 알아보았다. 실험 결과 역방향 누설전류가 급격히 증가하는 바이어스 전압이 비교적 낮은 소자들에서 YL 현상이 발생하였으며, 이러한 소자에는 conduction band 근처와 valence band 근처에 trap이 존재하는 것으로 판단된다. PPC 현상이 두드러진 소자에서는 역방향 누설전류가 급격히 증가하는 전압이 비교적 높았으며, 이러한 PPC 현상은 수명이 비교적 긴 trap이 mid bandgap 부근에 존재하기 때문인 것으로 생각된다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 2 장 전달 행렬 방법을 이용한 물질특성의 추출 3
제 1 절 Schottky UV-A와 B 광검출기의 전기적, 광학적 특성 3제 2 절 GaN, Al0.2Ga0.8N, Ni의 물질특성 추출 10
제 1 항 전달 행렬 방법 11
제 2 항 spectral responsivity의 계산 14
제 3 항 물질특성의 추출 16
제 3 절 요약 18
제 3 장 UV-A와 B 광검출기의 최적 설계 방안 19
제 1 절 Schottky 접촉금속 Ni의 두께에 따른 광응답의 변화 19제 2 절 광응답 향상을 위한 방법 고찰 21
제 3 절 요약 21
제 4 장 Persistence Photoconductivity (PPC)와 Yellow Luminescence (YL)의 원인 고찰 23
제 1 절 특성에 따른 소자 분류 24
제 2 절 그룹별 특성 관찰 27
제 1 항 그룹별 PPC 특성 관찰 28
제 2 항 그룹별 소자의 온도 의존성 관찰 32
제 3 항 두 그룹의 역방향 전류 누설경로 분석 34
제 4 항 해결 과제 35
제 3 절 요약 37
제 5 장 결론 39
참고 문헌 41
