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질화 티타늄 저항체를 이용한 적외선 영상 투사용 에미터 단위 소자에 관한 연구 = A study on unit device of IR emitter using titanium nitride resistor for the infrared scene projector
서명 / 저자 질화 티타늄 저항체를 이용한 적외선 영상 투사용 에미터 단위 소자에 관한 연구 = A study on unit device of IR emitter using titanium nitride resistor for the infrared scene projector / 박기원.
저자명 박기원 ; Park, Ki Won
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2016].
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초록정보

Recently, infrared sensors have been used for civilian purpose as well as military purpose, so importance about evaluation of IR sensors performance has gone up. To assess the performance of IR sensors, IRSP (Infrared Scene Projector) projecting infrared image from IR emitter to the IR sensors need to be developed. IR emitter for the IRSP development technology is a symbol of military power of each country, so it is top secret. Therefore, it is important that makes an IR emitter autonomously in our country. In this thesis, the IR emitter of thermal resistive type has been developed for the first time in Korea. This development was made passing through three steps such as resistor optimization, device design and fabrication process. Titanium nitride was used for the resistor of emitter and has been optimized to get a low TCR (Temperature Coefficient of Resistance) and target resistance, $15k \Omega$ by control of sputtering conditions about process pressure, temperature and power. Emitter device has been designed by proper value of leg length, width and thickness for high performance about apparent temperature. Fabrication process of emitter device has been set up by using surface micromachining of MEMS (Micro Electro-Mechanical System) technology. After then, Measurement system was established to measure performance of fabricated emitter device. Around $140^\circ C$ apparent temperature at MWIR (Middle Wave Infrared) band that can be used for the practical IR emitter were gained when it injects $100 \mu A$ in 0.6mTorr and radiance rise time is 20msec, so frame rate is nearly 50Hz. Consequently, this result informs that the emitter device is realizable for using estimation of higher performance of the IR sensor.

최근 적외선 센서는 군수용 뿐만 아니라 민수용으로도 사용되고 있기에 적외선 센서 성능의 평가에 대한 중요성이 증대되어 왔다. 적외선 센서의 성능을 평가하기 위해 적외선 방사체로부터 적외선 센서로 적외선 이미지를 투영하는 적외선 영상 투사 장치의 개발이 필요시 되고 있다. 적외선 영상 투사용 적외선 방사체 개발 기술은 각 나라의 군사적 힘의 상징이므로 극비 기술이다. 그러므로 우리 나라에서 독자적으로 적외선 방사체를 만드는 것이 중요하다. 이 논문에서 열 저항 방식의 적외선 방사체를 한국 처음으로 개발하였다. 이 개발은 저항체 최적화, 소자 설계 그리고 제작 프로세스와 같이 세 가지 단계를 거쳐 만들어졌다. 질화 티타늄은 방사체의 저항체로 사용되어졌고 낮은 열저항변화율과 $15k \Omega$ 이라는 목표 저항을 얻기 위해 공정 압력, 온도, 파워에 대한 스퍼터링 조건을 조절하여 최적화되었다. 에미터 소자는 유효 온도의 높은 성능을 위해 소자 다리의 길이, 폭, 두께의 적절한 값으로 설계되었다. 에미터 소자의 제작 프로세스는 멤스 기술의 표면 미세가공을 통해 만들어졌다. 그리고나서, 제작된 에미터 소자의 성능을 측정하기 위해 측정 시스템을 구축하였다. $100 \mu A$ 를 인가하였을 때 0.6mTorr 진공도와 중적외선 대역에서 실제 적외선 에미터에 사용되어질 수 있는 140도 정도의 유효 온도를 얻었고 20msec 정도의 온도 응답 시간을 얻었다. 그래서 응답 속도는 약 50Hz이다. 결론적으로 본 에미터 소자의 개발은 적외선 센서의 높은 성능 평가에 사용될 수 있을 정도의 결과를 가진다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEE 16036
형태사항 vi, 48 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Ki Won Park
지도교수의 한글표기 : 이희철
지도교수의 영문표기 : Hee Chul Lee
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학부,
서지주기 참고문헌 수록
주제 적외선
방사체
저항체
온도
응답 속도
열전도
열용량
IRSP
IR emitter
Titanium nitride
Apparent temperature
Rise time
Thermal conductance
Thermal capacitance
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