본 연구에서는 온도 변화에 따라 저항이 변하는 써미스터(thermistor) 재료로써 산화티타늄(TiO2-x) 박막을 고온 동작 마이크로볼로미터(microbolometer) 소자 제작에 적용하기 위해 산소 분압을 변화하며 직류(DC) 스퍼터링법으로 성장하는 공정에서 티타늄 이온 상태 변화에 따른 전기 저항 및 저항 온도계수(temperature coefficient of resistance, TCR) 변화의 실험 내용과 분석을 다룬다. 아울러 성장된 TiO2-x 박막을 사용한 적외선 검출기의 고온 동작 가능성을 확인하기 위해서 마이크로볼로미터를 직접 제작하고 125°C 고온에서 소자 성능을 측정하였다. TiO2-x 박막의 성장은 도핑 없이 O2(산소) flow rate에 따른 분압의 범위를 2.0 sccm에서 3.5 sccm으로 변화시키며 스퍼터링법으로 증착하였고, 이에 따른 써미스터 박막 저항의 변화 범위는 2-point probe로 측정하여 40 kΩ에서 1.7 MΩ으로 관찰되었다. 박막은 비정질 구조를 나타냈고 125°C의 높은 온도 환경에서 -1 %/K에서 -1.55 %/K 범위의 우수한 TCR값을 보였다. 655 kΩ의 저항값을 보이는 TiO2-x 박막 시료를 사용해서 제작된 마이크로볼로미터 소자의 125°C 동작에서 3.15 kV/W의 응답도(responsivity) 값이 측정되어 고온에서 우수한 특성을 보였다. 이 결과는 도핑을 하지 않고 성장하는 TiO2-x 박막 기반 고온 동작 비 냉각식 마이크로볼로미터의 활용 가능성을 보인다.
Lee et al. (Thu,) studied this question.