Fabrication and Characterization of Flexible a-Si:H p-i-n Photodetectors Using Low-Temperature PECVD

Abstract

플렉서블 포토 디텍터를 구현하기 위해, 유연 기판에 적용 가능한 저온 공정에서도 결함이 적은 비정질 실리콘 (a-Si:H)을 확보하고자 하였다. 이를 위해 비정질 실리콘의 구조적 특성과 결함 생성 메커니즘을 고찰하였으며, 수소와 실레인의 희석비를 정밀하게 조절하여 박막 내 결함 밀도를 효과적으로 감소시켰다. 최적화된 증착 조건의 비정질 실리콘을 포토 디텍터 소자 제작에 적용함으로써, 기존 고온 공정 대비 약 96% 수준의 광 응답 특성을 유지하며, 저온 공정 기반 플렉서블 소자의 가능성을 확인하였다. 또한, 다양한 곡률반경에서의 반복적인 굽힘(bending) 테스트, 6개월 이상 보관된 소자의 장기 안정성 평가, 및 고온 환경 (60°C, 80°C) 하에서의 열적 안정성 실험을 통해 플렉서블 소자의 기계적 내구성과 환경 안정성을 입증하였다. 본 연구는 비정질 실리콘 기반 플렉서블 포토 디텍터의 구조적·전기적 특성 최적화를 통해, 차세대 이미지 센서 및 환경 모니터링 센서 등 다양한 응용 분야에의 실용적 적용 가능성을 제시한다.