KR101658896B1 - 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 - Google Patents
근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101658896B1 KR101658896B1 KR1020140147376A KR20140147376A KR101658896B1 KR 101658896 B1 KR101658896 B1 KR 101658896B1 KR 1020140147376 A KR1020140147376 A KR 1020140147376A KR 20140147376 A KR20140147376 A KR 20140147376A KR 101658896 B1 KR101658896 B1 KR 101658896B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- core
- substrate
- nanowire
- quantum dot
- layer
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 9
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0017—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system transmitting optical signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0024—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system for multiple sensor units attached to the patient, e.g. using a body or personal area network
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0261—Measuring blood flow using optical means, e.g. infrared light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
- A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
- A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
- A61B5/282—Holders for multiple electrodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/0651—Wire or wire-like electrical connections from device to substrate
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
본 발명은 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기판; 상기 기판 상에 코어/쉘 형태로 상호 간격을 두고 다수의 나노와이어들을 형성하여 마련되는 나노와이어층; 상기 나노와이어층 상에 형성되는 양자점층; 상기 코어에 접속되는 제1전극; 상기 양자점층 상에 형성되는 투명한 제2전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 저선량 및 고감도의 근적외선 검출이 가능한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
또한, 피검체의 상태 및 다양한 악조건에서도 신뢰성이 우수한 근적외선 검출 데이터를 획득할 수 있는 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
특히, 본 발명에 따르면, 뇌의 기능적 근적외선을 검출하는 fNIR 분야에 매우 적합한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
이에 의해, 저선량 및 고감도의 근적외선 검출이 가능한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
또한, 피검체의 상태 및 다양한 악조건에서도 신뢰성이 우수한 근적외선 검출 데이터를 획득할 수 있는 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
특히, 본 발명에 따르면, 뇌의 기능적 근적외선을 검출하는 fNIR 분야에 매우 적합한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체에서 발생하는 근적외선을 안정적이면서 정밀하게 검출할 수 있는 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
생체에서 발생하는 근적외선을 검출하여 피검체의 생체정보를 파악하는 장비로서 LED 소자를 이용하는 근적외선용 디텍터 장비가 존재한다.
이러한 종래 근적외선용 디텍터 장비의 대표적인 사용 예로서 근적외선 분광법을 이용한 뇌피질 혈류변화 및 이를 통한 뇌신경 학습 변화 상태의 파악하는 것을 꼽을 수 있다.
이와 같은 종래 근적외선용 디텍터 장비는 LED 소자의 각 파장대(700nm, 805nm, 830nm 등) 빛을 흡수하여 이미지 등으로 데이터화 함으로써, 피검체의 생체 정보를 얻게 되는데, 이와 같은 LED 소자를 이용하는 근적외선용 디텍터 장비는 근적외선 검출이 세밀하지 못하기 때문에, 피검체가 불안정한 상태일 때 정확한 데이터 확보가 어렵다는 문제점이 있었다.
왜냐하면, 종래 LED 소자를 이용하는 근적외선용 디텍터 장비는 각각의 근 · 적외선 센서와 연결되는 광섬유 다발로 이루어진 와이어에 의해 피검체의 머리 등과 같은 피검부위에 상당한 하중 부하를 가하기 때문에, 장시간 실험이 곤란하고, 정확한 데이터 획들을 위하여 피검체가 고정된 상태를 유지해야하는데 하중 부하에 의한 피검체의 움직임 등의 다양한 악조건 발생에 의해 혈류 변화 측정 등을 위한 근적외선 검출이 제한될 수밖에 없었다.
특히, 피검체가 움직이는 경우 와이어와 연결되는 근적외선 센서의 위치 이동 및 신호세기의 변화 등으로 인하여, 검출되는 근적외선 데이터 신뢰도에 상당한 노이즈가 형성되고 궁극적으로 정확한 혈류 변화 획득이 어려워, 신경혈관계의 정확하면서도 다양한 결과분석에 상당한 어려움이 수반되었다.
즉 피검체의 움직임 등 다양한 악조건 하에서 근적외선 분광 신호에 섞이는 노이즈 신호 및 측정 부위에 따른 미세하고 불안정할 수 있는 신호 세기에 대해서도 정밀한 측정이 가능해야 신뢰할 수 있는 생체 정보 획득이 가능한데, 종래 LED 소자를 이용하는 근적외선용 디텍터 장비는 전술한 예들과 같은 악조건에서 근적외선 검출이 세밀하지 못하기 때문에 근적외선 데이터 신뢰도가 매우 떨어지는 문제점이 있었던 것이다.
이에 따라 종래 근적외선용 디텍터 장비는 피검체의 피검 부위 및 피검체의 상태 등과 같은 여건에 따라 미세한 근적외선 신호의 측정이 제한적으로 이루어짐으로써, 피검 목적에 따라 오진, 오역을 할 수 있는 위험성이 매우 높은 문제점을 함께 수반한다.
이러한 문제점들은 생체조직 내에서 산란 및 흡수가 다른 대역에 비해 상대적으로 작게 일어나는 600nm 내지 900nm파장대의 근적외선 검출에서 큰 문제점으로 부각되며, 특히, 뇌의 기능적 근적외선을 검출하는 fNIR 분야에서의 상당히 심각한 오진 및 오역의 결과로 대두된다.
1. 대한민국 공개특허 제10-2011-0127037호(2011.11.24)
따라서 본 발명의 목적은 저선량 및 고감도의 근적외선 검출이 가능한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 피검체의 상태 및 다양한 악조건에서도 신뢰성이 우수한 근적외선 검출 데이터를 획득할 수 있는 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
특히, 뇌의 기능적 근적외선을 검출하는 fNIR 분야에 매우 적합한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 근적외선용 디텍터소자에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 코어/쉘 형태로 상호 간격을 두고 다수의 나노와이어들을 형성하여 마련되는 나노와이어층; 상기 나노와이어층 상에 형성되는 양자점층; 상기 코어에 접속되는 제1전극; 상기 양자점층 상에 형성되는 투명한 제2전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자에 의해서 달성된다.
또는, 상기 목적은 본 발명의 다른 형태에 따라, 근적외선용 디텍터소자의 제조방법에 있어서, 기판 상에 p/n 또는 n/p 접합을 이루는 코어/쉘 형태의 다수 나노와이어들을 상호 이격되게 형성하는 나노와이어층 형성 단계; 상기 나노와이어층 상에서 상기 나노와이어들에 대해 n/p접합 또는 p/n접합을 이룰 수 있는 양자점층을 형성하는 단계; 상기 코어에 접속되는 제1전극을 형성하는 단계; 상기 양자점층 상에 투명한 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자의 제조방법에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 기판은 P-type 단결정 실리콘 기판으로 마련되며; 상기 나노와이어의 코어는 P-type 코어로 형성되고, 상기 나노와이어의 쉘은 N-type 쉘로 형성되며; 상기 양자점층은 P-type 양자점으로 형성될 수 있다.
또는, 상기 기판은 N-type 단결정 실리콘 기판으로 마련되며; 상기 나노와이어의 코어는 N-type 코어로 형성되고, 상기 나노와이어의 쉘은 P-type 쉘로 형성되며; 상기 양자점층은 N-type 양자점으로 형성될 수도 있다.
이때, 상기 각 나노와이어의 코어는 상기 기판을 에칭하여 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 양자점층은 600nm 내지 900nm 파장대 중 선택되는 파장대의 빛에 대한 흡광 물질로 이루어지는 것이 효과적이다.
이를 위해 상기 양자점은 Cd, Pb, Au, Ag, Fe, Cu, Mn, Pc, In, Zn 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질과, Te, S, Se, Cu, Co, Sn, I, Pt, Ag, As, P, In 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질의 혼합물로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기판의 일 측에 도전성 에디션 레이어(addition layer) 물질과 전극물질을 차례로 증착하여 형성되는 것이 보다 바람직하다.
이때, 상기 에디션 레이어(addition layer) 물질은 Ti, Cu, Cr 중 어느 하나이며, 상기 전극물질은 Au, Ag, Al, Pt 중 어느 하나인 것이 보다 효과적이다.
본 발명에 따르면, 저선량 및 고감도의 근적외선 검출이 가능한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
또한, 피검체의 상태 및 다양한 악조건에서도 신뢰성이 우수한 근적외선 검출 데이터를 획득할 수 있는 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
특히, 본 발명에 따르면, 뇌의 기능적 근적외선을 검출하는 fNIR 분야에 매우 적합한 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 근적외선용 디텍터소자의 바람직한 실시예를 도시한 도면,
도 1은 본 발명에 따른 근적외선용 디텍터소자의 바람직한 제조방법을 도시한 도면.
도 1은 본 발명에 따른 근적외선용 디텍터소자의 바람직한 제조방법을 도시한 도면.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근적외선용 디텍터소자(1)는 기판(10)과, 기판(10) 상에 코어/쉘 형태로 상호 간격을 두고 다수의 나노와이어(21)들을 형성하여 마련되는 나노와이어층(20)과, 나노와이어층(20) 상에 형성되는 양자점층(30)과, 코어(23)에 접속되는 제1전극(40)과, 양자점층(30) 상에 형성되는 제2전극(50)을 포함한다.
기판(10)은 근적외선용 디텍터소자(1)의 베이스층을 형성하는 것으로 P-type 도핑 또는 N-type 도핑된 도전성 단결정 실리콘 기판으로 마련되는 것이 바람직하다.
이 기판(10)이 P-type 도핑된 단결정 실리콘 기판일 경우 후술할 나노와이어층(20)의 코어(23)는 P-type 코어(23)로 형성되고 나노와이어층(20)의 쉘(25)은 N-type 쉘(25)로 형성되어 나노와이어층(20)의 코어(23)와 쉘(25)이 p/n접합을 이루게 된다.
또는 기판(10)이 N-type 도핑된 단결정 실리콘 기판일 경우 후술할 나노와이어층(20)의 코어(23)는 N-type 코어(23)로 형성되고 나노와이어층(20)의 쉘(25)은 P-type 쉘(25)로 형성되어 나노와이어층(20)의 코어(23)와 쉘(25)이 n/p접합을 이루게 된다.
경우에 따라서 기판(10)의 표면에는 도전성을 갖는 고캐리어 밀도층이 형성될 수도 있다.
나노와이어층(20)은 전술한 바와 같이 코어(23)와 쉘(25)이 p/n 또는 n/p 접합 형태를 갖는 다수의 나노와이어(21)들이 기판(10) 상에 형성되는 것으로서, 이 중 코어(23)는 에칭 공정을 이용하여 기판(10)과 일체를 이루는 형태로 형성되고, 셀의 코어(23)를 둘러싸는 형태로 도포되는 것이 바람직하다.
즉, 전술한 바와 같이, 기판(10)이 P-type 단결정 실리콘 기판일 경우 나노와이어층(20)의 코어(23)는 기판(10)에 대한 에칭 공정에 의해 기판(10) 상에 상호 이격된 다수의 P-type 코어(23)로 형성되고, N-type 쉘(25)이 P-type 코어(23)를 둘러싸는 형태로 도포되어 p/n접합 형태의 나노와이어(21)들이 기판(10) 상에 마련됨으로써 나노와이어층(20)이 형성되는 것이다.
또는, 전술한 바와 같이, 기판(10)이 N-type 단결정 실리콘 기판일 경우 나노와이어층(20)의 코어(23)는 기판(10)에 대한 에칭 공정에 의해 기판(10) 상에 상호 이격된 다수의 N-type 코어(23)로 형성되고, P-type 쉘(25)이 N-type 코어(23)를 둘러싸는 형태로 도포되어 n/p접합 형태의 나노와이어(21)들이 기판(10) 상에 마련됨으로써 나노와이어층(20)이 형성될 수도 있는 것이다.
한편, 양자점층(30)은 수 나노미터 크기의 무기질 반도체 결정인 양자점을 나노와이어층(20) 상에 용액공정을 이용하여 형성하는 것으로서, 흡광하고자 하는 빛의 파장대에 따라서 나노와이어(21)들에 대해 또 다른 p/n접합 또는 n/p접합을 이루도록 나노와이어층(20) 상에 형성된다.
여기서 양자점은 Cd, Pb, Au, Ag, Fe, Cu, Mn, Pc, In, Zn 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질과, Te, S, Se, Cu, Co, Sn, I, Pt, Ag, As, P, In 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질의 혼합물로 이루질 수 있는데, 물질의 선택은 양자점이 600nm 내지 900nm 파장대의 빛에 대해 선택적 흡광 및 발광할 수 있는 범위 내에서 N-type 또는 P-type 양자점을 적절히 선택할 수 있다.
바람직한 예로서 690nm 파장대의 흡광을 구현하고자 할 경우, N-type 양자점을 사용하게 되는데, 이때, 기판(10)과 나노와이어(21)의 코어(23)는 N-type이고, 나노와이어(21)의 쉘(25)은 P-type으로 하여 n/p 접합 형태의 나노와이어(21)들과 양자점이 p/n 접합을 이루게 된다. 또는 830nm 파장대의 흡광을 구현하고자 할 경우, P-type 양자점을 사용하게 되는데, 이때, 기판(10)과 나노와이어(21)의 코어(23)는 P-type이고, 나노와이어(21)의 쉘(25)은 N-type으로 하여 p/n 접합 형태의 나노와이어(21)들과 양자점이 n/p 접합을 이루게 된다.
이러한 양자점은 그 크기 및 조성과 구조 등의 제어를 통해서 광학적, 전기적 성질을 조절 할 수 있기 때문에, 다양한 디텍터소자로 응용이 가능하다. 또한 양자점의 에너지 레벨 조절을 통해 선택적 전하 구속을 가능하게 하며, 이를 통해 디텍터 소자(1) 구성에 있어서 적절한 전하 차단층을 도입하여 노이즈 레벨을 최소화할 수 있다. 이에 의해 근적외선 검출 신뢰도를 현격하게 향상시킬 수 있다.
또한 양자점은 콜로이달 잉크에 분산된 상태에서 스프레이 코팅이나, 스핀 코팅과 같은 저가의 용액공정을 이용하여 나노와이어(21)들 사이를 포함하여 나노와이어층(20) 상에 도포될 수 있으므로, 근적외선 디텍터 소자(1)의 제조비용을 절감할 수 있다.
한편, 제1전극(40)은 화학기상증착 공정이나 물리 기상 증착 공정 또는 스퍼터링 공정이나 이온 플레이팅 공정 등과 같은 다양한 박막 증착 공정을 이용하여 기판(10)의 일영역에서 코어(23)와 접속되도록 형성될 수 있다.
이때, 제1전극(40)은 전극물질(43)의 증착이 용이하지 않은 단결정 실리콘 기판(10)에 형성되기 때문에, 도전성을 가지면서 단결정 실리콘 기판(10)에 증착될 수 있는 물질로 기판(10)에 에디션 레이어(41)(addition layer)를 적절한 두께로 증착한 후 이 에디션 레이어(41) 상에 적절한 두께로 전극물질(43)을 증착하는 형태로 형성될 수 있다.
바람직한 제1전극(40)의 형태는 에디션 레이어(41)로서 Ti층을 기판(10)에 2~10nm 두께로 증착한 후, Ti층 상에 Au층을 40~100nm 두께로 증착하는 것이고, 경우에 따라서 에디션 레이어 물질은 cu, cr 등을 사용하고, 전극 물질로는 Au, Ag, Al, Pt 등 비롯하여 다양한 물질을 적절히 선택해서 사용할 수 있다.
이러한 제1전극(40)은 기판(10)과 나노와이어(21)의 코어(23)가 일체를 이루는 형태이므로 기판(10)의 일측에 쇼트키 접합되는 형태로 형성되는 것으로 코어(23)와 전기적으로 접속되는 것이 당연하다.
그리고 제2전극(50)은 코어(23)/쉘(25) 나노와이어(21)들의 광기전력에 의해 발생되는 전하를 용이하게 수송하기 위한 것으로서, 투명한 전도성 물질이 양자점층(30) 상에 증착되어 형성된다. 바람직한 투명한 전도성 물질로서 인듐틴옥사이드(indium tin oxide, ITO)룰 꼽을 수 있으며, 경우에 따라서 징크옥사이드(zinc oxide, ZnO), 틴옥사이드(tin oxide, SnO) 등을 이용할 수도 있다.
이 제2전극(50) 역시, 화학기상증착 공정이나 물리 기상 증착 공정 또는 스퍼터링 공정이나 이온 플레이팅 공정 등과 같은 다양한 박막 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 본 발명에 따른 근적외선용 디텍터소자(1)를 제조하는 방법을 전술한 설명 및 도 2를 참고하여 간략하게 정리하여 살펴본다.
먼저, 전술한 바와 같이 p-type 또는 n-type 도핑된 실리콘 단결정 기판(10)을 마련하고(S01), 이 실리콘 단결정 기판(10) 상에 에칭 공정을 이용하여 상호 이격된 다수의 코어(23)를 형성하고, 이 코어(23)와 p/n접합 또는 n/p접합을 이루도록 n-type 또는 p-type 쉘(25)을 도핑하여 상호 이격된 다수의 나노와이어(21)들 구조에 의한 나노와이어층(20)을 형성한다(S02).
이때, 기판(10)의 일영역에 코어(23)와 접속되는 제1전극(40)을 형성할 수 있다(S03).
여기서 제1전극(40)의 형성은 기판(10)을 마련한 다음 나노와이어층(20)을 형성하기 전 단계에서 형성될 수도 있으며, 양자점층(30)을 형성하고 난 후에도 형성될 수 있다. 또한 제2전극(50)을 형성하고 난 후에 제1전극(40)을 형성할 수도 있다.
그런 다음, 스프레이 코팅이나, 스핀 코팅과 같은 용액공정을 이용하여 나노와이어(21)들 사이 및 표면에 나노와이어(21)들에 대해 p/n접합 또는 n/p접합을 이룰 수 있는 p-type 또는 n-type 양자점을 도포하여 양자점층(30)을 형성한다(S04).
그리고 양자점층(30) 상에 ITO 등과 같은 투명 전도성 물질을 증착하여 제2전극(50)을 형성함으로써(S05), 전술한 본 발명에 따른 근적외선용 디텍터소자(1)를 제조할 수 있다.
이렇게 제조된 근적외선용 디텍터소자는 나노와이어 및 양자점 구조를 포함하는 것으로서, 저선량 및 고감도의 세밀한 근적외선 검출이 가능하다.
이에 의해, 피검체의 상태 및 다양한 악조건에서도 신뢰성이 우수한 근적외선 검출 데이터를 획득할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 뇌의 기능적 근적외선을 검출하는 fNIR 분야에 매우 적합한 근적외선용 디텍터소자가 제공된다.
10 : 기판 20 :나노와이어층
30 : 양자점층 40 : 제1전극
50 : 제2전극
30 : 양자점층 40 : 제1전극
50 : 제2전극
Claims (12)
- 삭제
- 근적외선용 디텍터소자에 있어서,
기판;
상기 기판 상에 코어/쉘 형태로 상호 간격을 두고 다수의 나노와이어들을 형성하여 마련되는 나노와이어층;
상기 나노와이어층 상에 형성되는 양자점층;
상기 코어에 접속되는 제1전극;
상기 양자점층 상에 형성되는 투명한 제2전극;을 포함하고,
상기 기판은 P-type 단결정 실리콘 기판으로 마련되며;
상기 나노와이어의 코어는 P-type 코어로 형성되고, 상기 나노와이어의 쉘은 N-type 쉘로 형성되며;
상기 양자점층은 P-type 양자점으로 형성되는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자. - 근적외선용 디텍터소자에 있어서,
기판;
상기 기판 상에 코어/쉘 형태로 상호 간격을 두고 다수의 나노와이어들을 형성하여 마련되는 나노와이어층;
상기 나노와이어층 상에 형성되는 양자점층;
상기 코어에 접속되는 제1전극;
상기 양자점층 상에 형성되는 투명한 제2전극;을 포함하고,
상기 기판은 N-type 단결정 실리콘 기판으로 마련되며;
상기 나노와이어의 코어는 N-type 코어로 형성되고, 상기 나노와이어의 쉘은 P-type 쉘로 형성되며;
상기 양자점층은 N-type 양자점으로 형성되는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자. - 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 각 나노와이어의 코어는 상기 기판을 에칭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자. - 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 양자점층은 600nm 내지 900nm 파장대 중 선택되는 파장대의 빛에 대한 흡광 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자. - 제5항에 있어서,
상기 양자점은 Cd, Pb, Au, Ag, Fe, Cu, Mn, Pc, In, Zn 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질과, Te, S, Se, Cu, Co, Sn, I, Pt, Ag, As, P, In 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자. - 제5항에 있어서,
상기 기판의 일 측에 도전성 에디션 레이어(addition layer) 물질과 전극물질을 차례로 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자. - 제7항에 있어서,
상기 에디션 레이어(addition layer) 물질은 Ti, Cu, Cr 중 어느 하나이며,
상기 전극물질은 Au, Ag, Al, Pt 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자. - 삭제
- 근적외선용 디텍터소자의 제조방법에 있어서,
기판 상에 p/n 또는 n/p 접합을 이루는 코어/쉘 형태의 다수 나노와이어들을 상호 이격되게 형성하는 나노와이어층 형성 단계;
상기 나노와이어층 상에서 상기 나노와이어들에 대해 n/p접합 또는 p/n접합을 이룰 수 있는 양자점층을 형성하는 단계;
상기 코어에 접속되는 제1전극을 형성하는 단계;
상기 양자점층 상에 투명한 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 기판은 P-type 단결정 실리콘 기판으로 마련되며;
상기 나노와이어의 코어는 상기 기판을 에칭하여 형성되고, 상기 나노와이어의 쉘은 N-type 도핑되며;
상기 양자점층은 P-type 양자점을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자의 제조방법. - 근적외선용 디텍터소자의 제조방법에 있어서,
기판 상에 p/n 또는 n/p 접합을 이루는 코어/쉘 형태의 다수 나노와이어들을 상호 이격되게 형성하는 나노와이어층 형성 단계;
상기 나노와이어층 상에서 상기 나노와이어들에 대해 n/p접합 또는 p/n접합을 이룰 수 있는 양자점층을 형성하는 단계;
상기 코어에 접속되는 제1전극을 형성하는 단계;
상기 양자점층 상에 투명한 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 기판은 N-type 단결정 실리콘 기판으로 마련되며;
상기 나노와이어의 코어는 상기 기판을 에칭하여 형성되고, 상기 나노와이어의 쉘은 P-type 도핑되며;
상기 양자점층은 N-type 양자점을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자의 제조방법. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 양자점은 Cd, Pb, Au, Ag, Fe, Cu, Mn, Pc, In, Zn 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질과, Te, S, Se, Cu, Co, Sn, I, Pt, Ag, As, P, In 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선용 디텍터소자의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140147376A KR101658896B1 (ko) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140147376A KR101658896B1 (ko) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160049760A KR20160049760A (ko) | 2016-05-10 |
| KR101658896B1 true KR101658896B1 (ko) | 2016-09-22 |
Family
ID=56020900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140147376A KR101658896B1 (ko) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101658896B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200099874A (ko) | 2019-02-15 | 2020-08-25 | 성균관대학교산학협력단 | 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102651544B1 (ko) | 2016-11-21 | 2024-03-28 | 삼성전자주식회사 | 광대역 다기능 광학소자와 그 제조 및 동작방법 |
| KR102187323B1 (ko) | 2018-01-10 | 2020-12-07 | 부산대학교 산학협력단 | 근적외선 특정 신호 구별 및 증폭을 위한 패턴 표면 구조 및 이를 갖는 바이오 이미징 시스템 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100647288B1 (ko) * | 2004-09-13 | 2006-11-23 | 삼성전자주식회사 | 나노와이어 발광소자 및 그 제조방법 |
| KR20110080591A (ko) * | 2010-01-06 | 2011-07-13 | 삼성전자주식회사 | 나노와이어를 이용한 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101241456B1 (ko) | 2010-05-18 | 2013-03-11 | 최우용 | 근적외선 엘이디를 이용한 파장 조사기 |
-
2014
- 2014-10-28 KR KR1020140147376A patent/KR101658896B1/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200099874A (ko) | 2019-02-15 | 2020-08-25 | 성균관대학교산학협력단 | 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160049760A (ko) | 2016-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107438775B (zh) | 用于至少一个对象的光学检测的检测器 | |
| CN105493295B (zh) | 来自溶液处理的无机半导体的空气稳定红外光探测器 | |
| KR102556023B1 (ko) | 감광성 박막 소자 및 이를 포함하는 생체 정보 감지 장치 | |
| US8610133B2 (en) | Photodetection device | |
| KR101658896B1 (ko) | 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 | |
| JP2009231577A (ja) | 有機薄膜受発光素子、及びその受発光素子を用いた脈拍センサ | |
| JP2010142596A5 (ko) | ||
| JP2010142596A (ja) | 生体成分検出装置 | |
| US20180217138A1 (en) | Portable plasmonic system for disease detection | |
| JP2009175124A (ja) | プラズモン共鳴検出器 | |
| CN106057957B (zh) | 具有周期性纳米结构的雪崩光电二极管 | |
| CN105705921A (zh) | 采用各向异性热电材料的激光电源传感器 | |
| Solanki et al. | Harnessing the interplay between photonic resonances and carrier extraction for narrowband germanium nanowire photodetectors spanning the visible to infrared | |
| CN110473928A (zh) | 多通道全硅基红外光热电探测器及其制作方法 | |
| CN102832286B (zh) | 一种垂直结构双工作模式紫外探测器及其制备方法 | |
| CN103681897A (zh) | 一种红外光电探测器及其制备方法 | |
| CN110734036A (zh) | 集成于纳米线的片上光谱仪及其探测器阵列的制备方法 | |
| CN111537474A (zh) | 一种表面等离激元共振湿度传感器 | |
| DE10018550A1 (de) | Optoelektronischer Sensor | |
| Yu et al. | An optical humidity sensor: A compact photonic chip integrated with artificial opal | |
| Zhang et al. | Facilely Achieved Self‐Biased Black Silicon Heterojunction Photodiode with Broadband Quantum Efficiency Approaching 100% | |
| CN105190260B (zh) | 紫外半导体传感器装置和测量紫外辐射的方法 | |
| US8461511B2 (en) | Photo-sensitive composite film, method of fabricating the same, and photo-switched device comprising the same | |
| CN104836098A (zh) | 光导天线、拍摄装置、成像装置以及测量装置 | |
| US11569432B2 (en) | Systems and methods for piezoelectric, electronic, and photonic devices with dual inversion layers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190701 Year of fee payment: 4 |