摘要
바나듐 이산화물(VO2) 반도체 재료는 좁은 밴드갭과 가역적인 금속-절연체 상전이(MIT) 특성으로 인해 근적외선 광전 탐지 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 보여줍니다. 본 논문에서는 직류 마그네트론 스퍼터링 금속 바나듐 타겟과 어닐링 공정을 결합하여 p형 실리콘 기판 위에 단사정 VO2 (M1) 박막을 성공적으로 제조하였으며, 표면은 균일하고 치밀한 입자 구조를 나타냈습니다. 상온에서는 낮은 에너지 면(011)을 따라 선택적 성장이 이루어진 VO2 (M1)이며, 온도가 70 ℃로 상승하면 주로 루틸상 VO2 (R)입니다. 또한 금속-반도체-금속(MSM) 구조의 근적외선 광전 탐지기(Ag/VO2/Ag)를 추가로 구축하였습니다. 1.5 V 바이어스와 980 nm 근적외선 조사 하에서 본 장치는 상온에서 우수한 광전 응답 성능을 보였습니다. 입사 광 파워 밀도가 0.07 mW/cm2일 때, 감도와 검출도는 각각 109.06 mA/W와 2.33×1010 Jones의 최고치를 기록하였으며, 광응답 상승 및 하강 시간은 각각 0.256초와 0.427초였습니다. 온도 변화 특성 분석 결과, 장치는 20~80 ℃ 온도 구간 내에서 온도가 상승함에 따라 감도가 단조롭게 증가하는 경향을 보였으며, 이는 VO2의 M1→R 구조 상전이로 인한 전하 운반자 농도 증가에 주로 기인합니다. 또한, 장치는 455~1100 nm의 넓은 스펙트럼 범위 내에서도 우수한 광응답 특성을 유지합니다.
关键词
직류 마그네트론 스퍼터링;VO2;금속-절연체 상전이;근적외선;광전 탐지기
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