초록 ▼

□ 연구개요
센서란 측정 대상물로부터 압력, 가속도, 온도, 주파수, 생체신호 등의 정보를 감지하여 전기적 신호로 변환하여 주는 장치를 의미한다. 자외선 C(UVC)는 매우 짧은 파장으로 대부분 오존층에 흡수돼 지표에 도달하지 못하지만 피부에 닿으면 세포와 유전인자를 파괴할 정도로 강하기 때문에 살균 등을 위해 유용하지만 실생활에 활용할 경우 인체 보호를 위한 세밀한 관리가 필요한 파장 대역이다. 주변 환경의 영향을 받지 않고 UVC를 안정적으로 검출하기 위해서는 가시광 영역은 흡수하지 않고 오직 UVC만 검출하는 solar-

□ 연구개요
센서란 측정 대상물로부터 압력, 가속도, 온도, 주파수, 생체신호 등의 정보를 감지하여 전기적 신호로 변환하여 주는 장치를 의미한다. 자외선 C(UVC)는 매우 짧은 파장으로 대부분 오존층에 흡수돼 지표에 도달하지 못하지만 피부에 닿으면 세포와 유전인자를 파괴할 정도로 강하기 때문에 살균 등을 위해 유용하지만 실생활에 활용할 경우 인체 보호를 위한 세밀한 관리가 필요한 파장 대역이다. 주변 환경의 영향을 받지 않고 UVC를 안정적으로 검출하기 위해서는 가시광 영역은 흡수하지 않고 오직 UVC만 검출하는 solar-blind UVC 센서의 개발이 필요하다. 이를 위해 alpha상을 가지는 Ga₂O₃ 초박막을 이용하여 solar-blind UVC 센서를 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- Ga₂O₃ 밴드갭 4.5~5.0 eV 사이에서 확보하였고 Ga₂O₃ 두께 5~30 nm 사이에서 원자층 증착법 (ALD)으로 조절하였다.
- MSM (metal-semiconductor-metal) type 이지만 finger 형태의 전극을 사용하지 않고 간단한 구조의 센서 개발을 제안하였고 목적을 달성하였다.
- ALD 공정으로 Ga₂O₃ 박막의 결정성 향상을 통해 250nm 영역의 UVC 검출 속도(rise time) <500 ns (nanosecond) 이하를 목표로 하였는데, 펄스레이저 및 오실로스코프를 활용하여 고속 검출 특성 분석한 결과 목표치를 달성하였다.
- UVC 파장 선택성 및 responsivity 평가도 진행하였고 우수한 파장 선택성을 확인하였다. (cut off wavelength 300 nm)
- 전극/Ga₂O₃ 간의 계면 컨택 특성 분석으로 동작 속도를 파악하였고 이러한 연구들을 통해 물리적 현상 이해 및 메커니즘을 분석하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
- 지금까지 Ga₂O₃ 에피 박막은 화학 기상 증착법 (chemical vapor deposition) 등의 방법으로 300nm에 달하는 두꺼운 박막을 사용해 왔다. 이에 본 연구에서는 30nm 이하의 두께를 가지는 alpha 상의 Ga₂O₃ 초박막을 사용하여 UVC 센서를 개발하였다. 이러한 초박막 Ga₂O₃ (30nm 이하)로 500 ns 이하의 짧은 시간에 고속으로 UVC를 감지하는 연구 결과는 아직 보고된 바 없다.
- 이를 바탕으로 solar blind 특성을 가지면서 UVC 파장대역을 고속으로 감지할수 있는 특성을 이용하여 UVC를 이용하는 이미징 소자 (예; 범죄 현장의 지문 인식, 생화학 무기 감지 등)로 활용할 수 있고 소자 제작 특성상 초소형 (수 마이크로미터의 크기) 센서로도 개발 가능하다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 11