KR100382752B1 - Method for manufacturing diamond photoconductive device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a diamond photoconductive device is provided to be capable of sensing the light of visible and infrared ray band. CONSTITUTION: A predetermined process object body(2) is loaded in a reaction chamber(1). Mixed gas is flowed into the reaction chamber, wherein the mixed gas contains carbon, hydrogen, oxygen gas. The mixed gas is transformed into plasma(6) by applying microwave(5). A diamond layer is deposited on the process object body. A dangling bond between the carbon atoms of the diamond layer and hydrogen atoms is performed by flowing hydrogen plasma. An undoped diamond substrate(7) is manufactured by stopping the microwave. A pair of metal electrodes are connected to the surface of the diamond substrate. A heat treatment is carried out at a predetermined temperature under hydrogen gas atmosphere.

Description

다이아몬드 광도전 소자의 제조방법Method for manufacturing diamond photoconductive element

본 발명은 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법에 관한 것으로 특히, 가시광선 및 적외선 영역의 빛에 감응하는 도핑되지 않은 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a diamond photoconductive element, and more particularly, to a method of manufacturing an undoped diamond photoconductive element that is sensitive to light in the visible and infrared regions.

다이아몬드는 거의 모든 화학물질에 안정하며, 홀 이동도(hole mobility)가 가장 크고, 광 감응 반응시간이 가장 짧다는 특성 때문에 차세대 광통신에서 광도전 소자(photoconductive device)로서 응용이 기대되는 재료이다.Diamond is a material expected to be used as a photoconductive device in next-generation optical communications due to its stability to almost all chemical substances, hole mobility, and the shortest optical response time.

일반적으로 다이아몬드는 밴드갭 에너지(band gap energy)가 5.45eV로 높아 자외선 영역의 빛에 대해서만 광도전 현상을 나타낸다. 그러나 자외선은 광원을 제조하기 곤란하고, 인체에 유해한 오존(ozone)을 발생시키기 때문에 실용화에 많은 문제가 있다. 가시광선과 적외선을 이용한 다이아몬드 광도전 소자를 제조하게 되면 상용화에 많은 진보가 있을 것으로 예상된다.Generally, the band gap energy of a diamond is as high as 5.45 eV, and thus it exhibits a photoconductive phenomenon only for light in the ultraviolet region. However, ultraviolet rays are difficult to manufacture a light source and generate ozone which is harmful to the human body, so there are many problems in practical use. If diamond photoconductive devices using visible light and infrared light are manufactured, it is expected that there will be much progress in commercialization.

이러한 가시광선 및 적외선에 감응하는 다이아몬드 광도전 소자를 얻기 위한 가장 일반적인 방법은 다이아몬드에 도핑을 해서 불순물 밴드(impurity band)를 생성시켜 광도전 소자를 얻는 것이다. 그러나 현재까지 다이아몬드 도핑은 붕소(B)만이 안정한 도핑 효과를 나타낼 뿐 기타의 물질은 재현성 있고 안정된 도핑 효과를 보여주지 못하고 있어, 범용적으로 사용되지 않고 있다. 또한, 붕소를 도핑하기 위해 사용되는 가장 일반적인 방법인 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposision, CVD)은 B2H6 기체를 사용하는데 이 기체의 유독성으로 인해 실험과 범용화에 많은 제약이 있으며, 기타의 여러 방법으로 도핑을 하는 것 역시 여러 단계의 복잡한 과정을 필히 거치게 되어 제조 비용의 상승과 재현성 및 수율등 경제성이 떨어지는 단점이 있다.The most common method for obtaining such a diamond photoconductive element sensitive to visible light and infrared rays is to obtain a photoconductive element by doping diamond to generate an impurity band. However, until now, diamond doping has not been used for general purposes because only boron (B) exhibits a stable doping effect and other materials do not exhibit a reproducible and stable doping effect. In addition, chemical vapor deposition (CVD), which is the most common method used for doping boron, uses B2H6 gas. Due to the toxicity of this gas, there are many limitations on the experiment and generalization. It is necessary to perform complicated processes at various stages, which leads to a disadvantage in that the manufacturing cost is increased, the reproducibility and economical efficiency such as yield are deteriorated.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 화학 기상 증착법을 이용해 소정의 대상물 위에 다이아몬드를 증착시킨후, 수소 플라즈마 처리하여 도핑되지 않은 다이아몬드 기판을 증착시켜 이 다이아몬드 기판 위에 오옴 접합을 갖는 금속전극을 접합시킴으로서 가시광선 영역과 적외선 영역에서도 빛에 감응할 수 있는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of depositing diamond on a predetermined object by chemical vapor deposition and then subjecting the diamond substrate to a hydrogen plasma treatment to deposit an undoped diamond substrate, And it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a diamond photoconductive element capable of responding to light even in a visible light region and an infrared light region by bonding metal electrodes.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법을 위한 화학 기상 증착장치를 나타내는 구성도이다.1 is a view illustrating a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 광도전 소자를 테스트 하는 회로 구성도이다.2 is a circuit configuration diagram for testing a diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도핑되지 않은 다이아몬드 광도전 소자의 광도전 현상을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the photoconductive phenomenon of an undoped diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도핑되지 않은 다이아몬드 광도전 소자에 입사되는 빛의 파장에 대한 광전류을 나타내는 그래프이다.4 is a graph illustrating photocurrent versus wavelength of light incident on an undoped diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도핑되지 않은 다이아몬드 광도전 소자를 산소 플라즈마 처리 후 광도전 현상을 보인 그래프이다.5 is a graph showing the photoconductive phenomenon after oxygen plasma treatment of an undoped diamond photoconductive element.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart showing a method of manufacturing a diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1 : 반응 용기 2 : 몰리브덴 기판1: Reaction vessel 2: Molybdenum substrate

3 : 진공 펌프 4 : 유속조절기3: Vacuum pump 4: Flow rate regulator

5 : 마이크로파 6 : 플라즈마5: Microwave 6: Plasma

7 : 다이아몬드 기판 8 : 티탄늄(Ti)7: Diamond substrate 8: Titanium (Ti)

9 : 금(Au) 10 : 직류 전압원9: gold (Au) 10: DC voltage source

11 : 전류계 12 : 텅스텐 램프11: ammeter 12: tungsten lamp

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법은, 반응 용기 내에 소정의 대상물을 장착하는 대상물장착단계; 상기 반응 용기 내에 소정의 탄소 함유 가스와 수소 가스 및 산소 가스가 일정한 비율로 혼합된 혼합 가스를 주입하는 가스주입단계; 및 상기 반응 용기 내에 마이크로파를 인가하여 상기 혼합 가스를 플라즈마 상태로 만들고, 화학 기상 증착법에 의해 상기 대상물 위에 도핑되지 않은 다이아몬드를 증착시키는 증착단계;를 포함하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법에 있어서, 상기 반응 용기 내에 소정의 순수한 수소 가스만 흘려주어 플라즈마 상태로 일정시간 유지시켜 상기 다이아몬드 표면의 탄소 원자에 수소 원자를 댕글링 결합시키고, 상기 마이크로파의 인가를 중단하여 도핑되지 않은 다이아몬드 기판을 제조하는 기판제조단계; 및 상기 다이아몬드 기판 표면에 오옴 접합을 갖는 두 개의 금속전극을 소정거리 이격되게 접합시키고, 소정 온도에서 수소 가스 분위기로 열처리 하는 열처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a diamond photoconductive device including: mounting an object on a reaction vessel; A gas injection step of injecting a mixed gas in which a predetermined carbon-containing gas, hydrogen gas, and oxygen gas are mixed in a predetermined ratio in the reaction vessel; And a deposition step of applying a microwave to the reaction vessel to bring the mixed gas into a plasma state and depositing undoped diamond on the object by a chemical vapor deposition method, A method for manufacturing a diamond substrate, comprising the steps of: flowing a predetermined pure hydrogen gas into a reaction vessel to dangle the hydrogen atoms to carbon atoms of the diamond surface for a predetermined time in a plasma state to stop the application of the microwaves; step; And a heat treatment step of bonding two metal electrodes having an ohmic contact to the surface of the diamond substrate so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance and performing heat treatment in a hydrogen gas atmosphere at a predetermined temperature.

본 발명에 의하면, 상기 대상물은 몰리브덴(Mo) 기판 또는 실리콘 기판인 것이 바람직하고, 상기 탄소 함유 가스는 메탄 가스인 것이 바람직하다. 또한, 상기 도핑되지 않은 다이아몬드 기판은 붕소, 인, 나트륨, 칼륨, 질소, 리튬 및 전이원소 등의 불순물이미만으로 함유된 것이 바람직하고, 상기 두 개의 금속전극은 모두 티타늄(Ti)을 금(Au)으로 덮어준 것이 바람직하다.According to the present invention, the object is preferably a molybdenum (Mo) substrate or a silicon substrate, and the carbon-containing gas is preferably methane gas. Further, the undoped diamond substrate may contain impurities such as boron, phosphorus, sodium, potassium, nitrogen, lithium and transition elements , And it is preferable that both of the two metal electrodes are covered with gold (Au) of titanium (Ti).

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법을 위한 화학 기상 증착장치를 나타내는 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법을 나타내는 순서도이다.Hereinafter, a method for manufacturing a diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view illustrating a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view illustrating a method of manufacturing a diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법은 다음과 같다.As shown in the drawings, a method of manufacturing a diamond photoconductive device according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 반응 용기(1) 내부에 몰리브덴 기판(2)을 장착한다(601).First, the molybdenum substrate 2 is mounted inside the reaction vessel 1 (601).

다음, 반응 용기(1) 내부는 진공 펌프(3)를 이용하여 진공상태로 만들고, 유속조절기(4)를 작동시켜 반응 용기(1) 내부의 전체 압력이 110 torr로 유지시킴과 동시에 메탄 농도 3%, 산소 농도 0.4% 및 수소 농도 96.6%의 혼합 가스를 전체 유속률(flow rate)이 500 sccm이 되게 주입하여 흘려준다(602).Next, the inside of the reaction vessel 1 is evacuated by using a vacuum pump 3, the flow rate regulator 4 is operated to maintain the total pressure inside the reaction vessel 1 at 110 torr, and the methane concentration 3 %, An oxygen concentration of 0.4% and a hydrogen concentration of 96.6% is injected at a total flow rate of 500 sccm (602).

다음, 마이크로파(5)를 4kw로 반응 용기 내부에 인가하여 상기 혼합 가스를 플라즈마(6) 상태로 만들어 100 시간 동안 몰리브덴 기판(2)위에 700㎛두께의 도핑되지 않은 다이아몬드 기판(7)을 증착한다.Next, the microwave 5 is applied to the inside of the reaction vessel at 4 kw to bring the mixed gas into a state of plasma 6, and an undoped diamond substrate 7 having a thickness of 700 μm is deposited on the molybdenum substrate 2 for 100 hours .

그 다음, 다이아몬드 기판(7) 표면의 탄소 원자에 수소 원자를 댕글링(dangling) 결합시키기 위하여 반응 용기 내에 순수한 수소 가스만 흘려주어 플라즈마(6) 상태로 일정시간 유지시키고, 이후 마이크로파(5)의 공급을 중단하여 도핑되지 않은 다이아몬드 기판(7)을 제조한다. 여기서 도핑되지 않은 다이아몬드의 의미는 붕소, 인, 나트륨, 칼륨, 질소, 리튬 및 전이원소 등의 불순물이미만으로 함유된 것을 뜻한다(604).Then, pure hydrogen gas is allowed to flow into the reaction vessel to dangling hydrogen atoms to the carbon atoms on the surface of the diamond substrate 7 to maintain the plasma 6 in the state of the plasma 6 for a predetermined time, The supply is stopped to manufacture the undoped diamond substrate 7. Here, the meaning of undoped diamond means that impurities such as boron, phosphorus, sodium, potassium, nitrogen, lithium and transition elements (604). ≪ / RTI >

그리고 나서, 다이아몬드 기판(7)을 몰리브덴 기판(2)에서 떼어내고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 다이아몬드 기판(7) 상면의 양측에 2000Å 두께의 티탄늄(Ti)(8)과, 티타늄(Ti)(8) 상면의 양측에 4000Å 두께의 금(Au)(9)을 소정거리 이격되게 DC 스퍼터(sputter)로 접합시킨다. 이 때 금속 전극(8, 9)이 다이아몬드와 오옴 접합을 갖추게 하기 위해서는 이 기판(7)을 수소 분위기에서 750℃로 30분간 열처리 한다(605). 이로써, 도핑되지 않은 다이아몬드 광도전 소자의 제조는 완료된다.2, the diamond substrate 7 was peeled from the molybdenum substrate 2 and titanium (Ti) 8 having a thickness of 2000 Å and titanium (Ti) 8 having a thickness of 2000 Å were formed on both sides of the upper surface of the diamond substrate 7, (Au) 9 having a thickness of 4000 Å are bonded to both sides of the upper surface of the Ti layer 8 by DC sputtering at a predetermined distance. In order for the metal electrodes 8 and 9 to have an ohmic contact with the diamond, the substrate 7 is heat-treated at 750 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere (605). This completes the fabrication of the undoped diamond photoconductive element.

도 2에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 기판(7)에 접합된 두 금속전극(8, 9)에 직류 전압원(10)과 전류계(11)를 직렬로 연결하여 직류 전압원(10)으로부터 전압을 인가하면, 이 다이아몬드 기판(7) 표면의 수소에 의해 다이아몬드 기판(7) 표면을 따라 전류가 흐른다. 이 전류를 초기 값으로 정하고 텅스텐 램프(12)를 이용하여 다이아몬드 기판(7) 표면에 가시광선을 조사하면, 다이아몬드 기판(7) 표면은 감응하여 광도전 현상에 의하여 다이아몬드 기판(7) 표면의 전류는 증가 한다. 이 때, 증가한 전류의 양은 전류계(11)를 통하여 알 수 있고, 증가한 전류는 도핑되지 않은 다이아몬드가 발생시킨 빛이 전류로 변환된 신호이다. 또한 여기서 '감응한다'함은 상기 다이아몬드 기판(7)에 직류 전압을 인가후 이 다이아몬드 기판(7) 표면에 빛을 조사 했을 때 발생된 전류를 상기 다이아몬드 기판(7)에 직류 전압을 인가했을 때 발생된 전류로 나눈 결과 값이 1% 이상인 것을 의미한다.2, when a DC voltage source 10 and an ammeter 11 are connected in series to two metal electrodes 8 and 9 bonded to a diamond substrate 7 and a voltage is applied from the DC voltage source 10 , A current flows along the surface of the diamond substrate 7 by hydrogen on the surface of the diamond substrate 7. [ When this electric current is set to an initial value and visible light is irradiated to the surface of the diamond substrate 7 using the tungsten lamp 12, the surface of the diamond substrate 7 is sensitive to the electric current of the surface of the diamond substrate 7 Is increased. At this time, the amount of the increased current can be known through the ammeter 11, and the increased current is a signal in which the light generated by the undoped diamond is converted into current. Here, 'responding' means that when a direct current voltage is applied to the diamond substrate 7, a current generated when the surface of the diamond substrate 7 is irradiated with light is measured by applying a direct current voltage to the diamond substrate 7 It means that the result value divided by the generated current is 1% or more.

도 3은 이와 같은 결과를 나타내는 그래프로서 도핑되지 않은 다이아몬드 기판 표면에 텅스텐 램프를 이용한 가시광선을 조사하였을 때의 광도전 현상을 보이고 있다. 도시된 바와 같이 파선(30)은 텅스텐 램프에 의해 다이아몬드 기판에 가시광선이 조사되었을 시점에서 광도전 현상에 의한 전류의 증가를 보이고 있고, 실선(31)은 텅스텐 램프에서 다이아몬드 기판에 가시광선이 조사된 후 다시 텅스텐 램프에서 가시광선의 조사가 중단 되었을 시점에서 전류의 양이 감소하여 광도전 현상이 중지됨을 보이고 있다. 이 결과 가시광선 영역에서도 충분한 광도전 현상이 나타나고 있음을 알 수 있다.FIG. 3 is a graph showing such a result. As shown in FIG. 3, the surface of the undoped diamond substrate shows a photoconductive phenomenon when a visible light beam is irradiated using a tungsten lamp. As shown in the figure, the dashed line 30 shows an increase in current due to the photoconductive phenomenon when the diamond substrate is irradiated with the visible light by the tungsten lamp, and the solid line 31 shows the increase in the current due to the visible light irradiation from the tungsten lamp The amount of current is decreased at the time when the irradiation of the visible light is stopped in the tungsten lamp, and the photoconductive phenomenon is stopped. As a result, it can be seen that sufficient photoconductive phenomenon appears in the visible light region.

도 4는 본 발명에 따른 도핑되지 않은 다이아몬드 기판 표면에 빛의 파장별로 빛을 조사했을 때 빛의 파장과 이에 대한 상대적인 광전류값의 관계를 나타내는 그래프로서, 300 nm 이하의 짧은 파장의 자외선 영역에서는 광도전 현상에 의해 발생되는 광전류가 상대적으로 높고, 300 nm에서 700nm 이내의 가시광선영역에서는 광도전 현상에 의해 발생되는 광전류가 상대적으로 낮다. 하지만 본 발명에서는 도핑되지 않은 다이아몬드 기판 표면에 가시광선을 조사할 때도 가시광선에 감응하여 현저하게 전류를 발생시킬 수 있다는 것이 중요하다.FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the relative photocurrent value when light is irradiated on the surface of the undoped diamond substrate according to the present invention. In the ultraviolet region having a short wavelength of 300 nm or less, The photocurrent generated by the conductive phenomenon is relatively high and the photocurrent generated by the photoconductive phenomenon is relatively low in the visible light region within 300 nm to 700 nm. However, in the present invention, it is important that a visible light is irradiated on the surface of the undoped diamond substrate to generate visible current in response to visible light.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 가시광선에 의하여만 광도전 현상에 의한 현저한 전류의 증가 효과를 얻을 수 있었으나, 본 발명에 의한 도핑되지 않은 다이아몬드는 가시광선보다 파장이 긴 적외선 영역에서도 광도전 현상에 의해 현저한 전류의 증가의 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the effect of increasing the current due to the photoconductive phenomenon can be obtained only by the visible light. However, the undoped diamond according to the present invention can be formed by the photoconductive phenomenon even in the infrared region, An effect of remarkable increase of current can be obtained.

이와 같이 본 발명에 따른 도핑되지 않은 다이아몬드 기판 표면에 가시광선 및 적외선 영역의 광선을 다이아몬드 기판 표면에 조사할 때 광도전 현상에 의한 전류의 증가 원인은 다음과 같다.As described above, when the undoped diamond substrate according to the present invention is irradiated on the surface of the diamond substrate with visible rays and infrared rays on the surface thereof, the cause of the current increase due to the photoconductive phenomenon is as follows.

일반적으로 도핑 없이 가시광선이나 적외선 영역에서 광도전 현상을 일으키려면 다아이몬드 결정에 결함(defect)을 생성시켜야 하는데 이 결함의 수와 크기, 성질을 조절하는 것은 거의 불가능하다. 다이아몬드 표면 탄소들은 내부 탄소들과 결합하고, 결합하고 남은 다이아몬드 표면 탄소들은 결합 가능한 본딩 오비탈(bonding obital)들을 갖고 있다. 이 오비탈들의 다른 원자와 결합을 댕글링 결합(dangling bond)이라고 하는데, 천연 다이아몬드나 고온 고압에 의해 생성된 다이아몬드는 댕글링 결합에 의해 산소와 결합되어 있다. 그러나 화학 기상 증착법에 의해 생성된 다이아몬드는 본질적으로 그 표면 탄소들이 수소와 강하게 결합되어 있어 이 표면을 가공하거나 산소 화학 처리하지 않는한 떨어지지 않는다. 다이아몬드 표면 수소들은 다이아몬드의 전도성을 증가시켜 다이아몬드 표면으로 전류를 흐르게 하며 다이아몬드 표면에 불순물 준위(impurity level)을 갖게 만든다. 이 불순물 준위가 가시광선과 적외선에서 광도전 현상을 일으키게 하는 원인이 된다.Generally, in order to cause a photoconductive phenomenon in a visible light or an infrared region without doping, it is necessary to generate a defect in a diamond diamond crystal. It is almost impossible to control the number, size, and properties of the defect. Diamond surface carbons bond with internal carbons, and the remaining diamond surface carbons have bondable bonding orbits. The bonds of these orbits with other atoms are called dangling bonds, and diamonds produced by natural diamond or high temperature and high pressure are bound to oxygen by dangling bonds. However, the diamond produced by the chemical vapor deposition process is intrinsically strongly bonded to hydrogen by its surface carbons and does not fall unless the surface is processed or subjected to oxygen chemical treatment. Hydrogen on the surface of the diamond increases the conductivity of the diamond, causing current to flow to the diamond surface and impurity levels on the surface of the diamond. This impurity level causes a photoconductive phenomenon in visible light and infrared rays.

따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 도핑되지 않은 다이아몬드 기판 표면의 댕글링 결합된 수소 원자들을 탄소 원자로부터 떼어내도록 본 발명에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법중 다이아몬드 기판의 제조단계에서 반응기 내에 순수한 수소 플라즈마 상태 대신 산소 플라즈마 상태로 다이아몬드 기판을 제조하면, 다이아몬드 기판 표면의 탄소들은 산소 원자와 댕글링 결합된다. 도 5의 파선(50)과 실선(51)은 각각 다이아몬드 기판 표면에 가시광선을 조사한 시점과 가시광선의 조사를 중단했을 시점에서의 전류를 나타낸 것으로 양쪽 모두 광도전 현상에 의한 전류의 증가는 없다. 즉, 도시된 바와 같이 다이아몬드 기판 표면에 가시광선을 조사하여도 다이아몬드 표면에서는 전류가 거의 발생되지 않는다.Therefore, as shown in FIG. 5, in a method of manufacturing a diamond photoconductive device according to the present invention for removing dangling-bonded hydrogen atoms from a carbon atom on the surface of an undoped diamond substrate according to the present invention, When a diamond substrate is produced in an oxygen plasma state instead of a pure hydrogen plasma state in the reactor, the carbons on the surface of the diamond substrate are dangling bonds with oxygen atoms. The dashed line 50 and the solid line 51 in FIG. 5 indicate the current at the time when the visible ray is irradiated to the surface of the diamond substrate and the current when the irradiation of the visible ray is stopped, respectively. That is, even if visible light is irradiated on the surface of the diamond substrate as shown in the drawing, almost no current is generated on the surface of the diamond.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법은, 화학 기상 증착법을 이용해 소정의 대상물 위에 다이아몬드를 증착시킨후, 수소 플라즈마로 도핑되지 않은 다이아몬드 기판표면을 반응시키고, 이 다이아몬드 기판 위에 오옴 접합을 갖는 금속전극을 접합시킴으로서 가시광선 영역과 적외선 영역에서도 빛에 감응할 수 있고, 제조 비용의 감소와 재현형 있는 광도전 소자를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, the method of manufacturing a diamond photoconductive device according to the present invention includes depositing diamond on a predetermined object by chemical vapor deposition, reacting the surface of the diamond substrate not doped with hydrogen plasma, By bonding the metal electrode having an ohmic contact, it is possible to respond to light even in the visible light region and the infrared light region, and it is possible to reduce the manufacturing cost and obtain the reproducible photoconductive element.

Claims (6)

반응 용기 내에 소정의 대상물을 장착하는 대상물장착단계; 상기 반응 용기 내에 소정의 탄소 함유 가스와 수소 가스 및 산소 가스가 일정한 비율로 혼합된 혼합 가스를 주입하는 가스주입단계; 및 상기 반응 용기 내에 마이크로파를 인가하여 상기 혼합 가스를 플라즈마 상태로 만들고, 화학 기상 증착법에 의해 상기 대상물 위에 도핑되지 않은 다이아몬드를 증착시키는 증착단계;를 포함하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법에 있어서, 상기 반응 용기 내에 소정의 수소 가스만 흘려주어 플라즈마 상태로 일정시간 유지시켜 상기 다이아몬드 표면의 탄소 원자에 수소 원자를 댕글링 결합시키고, 상기 마이크로파의 인가를 중단하여 도핑되지 않은 다이아몬드 기판을 제조하는 기판제조단계; 및 상기 다이아몬드 기판 표면에 오옴 접합을 갖는 두 개의 금속전극을 소정거리 이격되게 접합시키고, 소정 온도에서 수소 가스 분위기로 열처리 하는 열처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법.An object mounting step of mounting a predetermined object in a reaction vessel; A gas injection step of injecting a mixed gas in which a predetermined carbon-containing gas, hydrogen gas, and oxygen gas are mixed in a predetermined ratio in the reaction vessel; And a deposition step of applying a microwave to the reaction vessel to bring the mixed gas into a plasma state and depositing undoped diamond on the object by a chemical vapor deposition method, A step of dripping hydrogen atoms to the carbon atoms of the diamond surface by maintaining only a predetermined hydrogen gas in the reaction vessel for a predetermined time in a plasma state and stopping the application of the microwaves, ; And a heat treatment step of bonding two metal electrodes having an ohmic contact to the surface of the diamond substrate so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and performing heat treatment in a hydrogen gas atmosphere at a predetermined temperature. 제1항에 있어서, 상기 대상물장착단계에서는 상기 대상물로 몰리브덴(Mo) 기판을 장착함을 특징으로 하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법.[2] The method of claim 1, wherein a molybdenum (Mo) substrate is mounted on the object in the object mounting step. 제1항에 있어서, 상기 대상물장착단계에서는 상기 대상물로 실리콘 기판을 장착함을 특징으로 하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법.[2] The method of claim 1, wherein the object mounting step comprises mounting a silicon substrate as the object. 제1항에 있어서, 상기 가스주입단계에서는 상기 반응 용기 내에 상기 탄소 함유 가스로 메탄 가스를 주입함을 특징으로 하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법.The method of manufacturing a diamond photoconductive device according to claim 1, wherein the gas injection step injects methane gas into the reaction vessel with the carbon-containing gas. 제1항에 있어서, 상기 기판제조단계에서는 상기 도핑되지 않은 다이아몬드 기판이 붕소, 인, 나트륨, 칼륨, 질소, 리튬 및 전이원소 등의 불순물이미만으로 함유되도록 함을 특징으로 하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법.The method according to claim 1, wherein in the step of manufacturing the substrate, the undoped diamond substrate contains impurities such as boron, phosphorus, sodium, potassium, nitrogen, lithium, By weight based on the total weight of the photoconductive layer. 제1항에 있어서, 상기 열처리단계에서는 상기 다이아몬드 기판 표면에 오옴 접합을 갖는 상기 두 개의 금속전극으로 티타늄(Ti) 위에 금(Au)을 씌워 소정거리 이격되게 접합함을 특징으로 하는 다이아몬드 광도전 소자의 제조방법.2. The diamond photoconductor according to claim 1, wherein in the heat treatment step, gold (Au) is coated on the titanium metal (Ti) with the two metal electrodes having an ohmic contact on the surface of the diamond substrate, ≪ / RTI >
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