| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2018년 봄 (05/16 ~ 05/18, 삼척 쏠비치 호텔&리조트) |
| 권호 | 24권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 분과 |
| 제목 | 단결정 실리콘 나노선 기반의 유연 다파장 광센서의 특성 (Properties of flexible multi-wavelength photodetector based on single-crystalline Si nanowire) |
| 초록 | 최근 biomedical devices, smart clothes, 그리고 robotic system에 대한 관심과 연구가 증가함에 따라 동작인식을 위한 광센서들에 대한 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 하지만 대부분의 광센서는 많은 결정립계를 가진 2 차원 또는 3 차원의 무기물을 활성층으로 사용하여 소자를 제작한다. 2 차원 또는 3 차원의 무기물 활성층은 조사되는 광원이 활성층에 도달하는 면적이 제한적이기 때문에 광응답 특성이 우수하지 않을 뿐만 아니라 수백 번 이내의 굽힘시험에서 소자의 특성을 잃어버려 유연 소자에 적용 시 수명단축의 원인이 된다. 이를 극복하고자 높은 aspect ratio와 단결정성을 가진 나노선을 기반으로 한 유연소자에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 실리콘 나노선 기반의 광센서를 제작하기 위하여 단결정 실리콘 나노선을 합성하였고, 실리콘 나노선에 hydraznie 처리를 하여 나노선의 산화에 따른 광전도 효율 저하를 최소화하였다. 또한 dielectrophoretic alignment를 이용하여 source–drain 전극 사이에 실리콘 나노선을 일정한 방향으로 배열하였다. 이러한 방법으로 제작된 실리콘 나노선 기반의 광센서는 source–drain 전극 사이의 실리콘 나노선의 두께가 120 nm 에서 160 nm로 증가함에 따라 324 nm 파장의 광원을 조사하였을 때 광센서의 Ion/Ioff ratio가 92에서 190으로 증가함을 보였고, 광원의 파장이 324 nm에서 756 nm로 증가하였을 때 Ion/Ioff ratio가 190에서 14.2로 감소함을 확인하였다. 더 나아가 곡률반경 5 mm의 굽힘 시험에서 10000회 이상의 굽힘에도 우수한 광응답 특성이 유지됨을 확인하였다. 실리콘 나노선의 표면과 결정학적 특성은 scanning electron microscope (SEM)와 transmission electron microscope (TEM)를 통하여 분석하였다. 실리콘 나노선 기반의 유연 광센서의 구조는 optical microscope를 통하여 확인하였으며, I-V 측정을 통해 광원의 파장 변화에 따른 광응답 특성 변화를 분석하였다. 또한 실리콘 나노선 기반의 유연 광센서의 유연성은 flexible materials tester를 사용하여 평가하였다. |
| 저자 | 김도훈, 명재민 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | Si nanowire; photodetector; optoelectronics; flexible device; bending test |
