PLD법으로 성장한 Si으로 도핑한 Ga2O3 광검출기에 대한 열처리 효과 연구

Abstract

DUV 광 검출기는 태양의 영향을 적게 받는 장점으로 인해 군사용과 연구용에서 높은 활용성을 가져 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히, 4.7 eV의 넓은 밴드 갭을 가진 Ga2O3는 cut-off가 280nm로 DUV 광 검출기로서의 우수한 후보 중 하나이다. 본 논문에서는 펄스 레이저 증착법(PLD)를 이용해 증착한 Si doped Ga2O3 박막을 퍼니스에서 열처리를 진행한 후 이를 응용하여 MSM 구조의 DUV 광 검출기를 제작하여 열처리 온도에 따른 박막 특성과 광전기적 특성의 비교 및 분석을 진행하였다. DUV 광 검출기 제작하기에 앞서 Si doped Ga2O3 박막은 열처리 온도가 증가함에 따라, 다결정성이 커지고 Si-O 결합의 증가하였고, Si-O 결합의 증가로 인해 밴드 갭이 증가하고, 트랩 농도가 감소함을 확인하였다. 제작된 Si doped Ga2O3 DUV 광 검출기에 λ=256nm의 UV 램프를 조사하였을 때, 500℃의 박막 열처리 온도에서 높은 3.4 × 10-1A/W의 광응답성(photo responsivity)과 166%의 EQE(external quantum efficiency)를 가지고, 800℃에서 낮은 1.44 × 10-3A/W의 광응답성과 0.70%의 EQE를 가지는 것을 보였다. 이에 반해 스위칭 특성에서 500℃에서 2.99s의 느린 감쇠 시간(decay time)을, 800℃에서 0.18s의 빠른 감쇠 시간을 가짐을 확인하였다. 본 논문을 통해 Si doped Ga2O3 DUV 광 검출기의 열처리 온도에 따른 활용 선택의 가능성을 제시할 수 있을 것이다.