• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.26 no.1
• /
• pp.73-79
• /
• 2013

Crystalline silicon solar cells with $SiN_x/SiN_x$ and $SiN_x/SiO_x$ double layer anti-reflection coatings(ARC) were studied in this paper. Optimizing passivation effect and optical properties of $SiN_x$ and $SiO_x$ layer deposited by PECVD was performed prior to double layer application. When the refractive index (n) of silicon nitride was varied in range of 1.9~2.3, silicon wafer deposited with silicon nitride layer of 80 nm thickness and n= 2.2 showed the effective lifetime of $1,370{\mu}m$. Silicon nitride with n= 1.9 had the smallest extinction coefficient among these conditions. Silicon oxide layer with 110 nm thickness and n= 1.46 showed the extinction coefficient spectrum near to zero in the 300~1,100 nm region, similar to silicon nitride with n= 1.9. Thus silicon nitride with n= 1.9 and silicon oxide with n= 1.46 would be proper as the upper ARC layer with low extinction coefficient, and silicon nitride with n=2.2 as the lower layer with good passivation effect. As a result, the double layer AR coated silicon wafer showed lower surface reflection and so more light absorption, compared with $SiN_x$ single layer. With the completed solar cell with $SiN_x/SiN_x$ of n= 2.2/1.9 and $SiN_x/SiO_x$ of n= 2.2/1.46, the electrical characteristics was improved as ${\Delta}V_{oc}$= 3.7 mV, ${\Delta}_{sc}=0.11mA/cm^2$ and ${\Delta}V_{oc}$=5.2 mV, ${\Delta}J_{sc}=0.23mA/cm^2$, respectively. It led to the efficiency improvement as 0.1% and 0.23%.

• Journal of Sensor Science and Technology
• /
• v.22 no.3
• /
• pp.233-237
• /
• 2013

We fabricated electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) devices using a solution process and measured the sensing properties of EIS devices according to the thicknesses of sensing membrane. For high pH sensitivity and better stability properties, we used $SiO_2/HfO_x$ (OH) layer as a sensing membrane. In this work, $HfO_x$ sensing membranes were deposited on 5 nm thick $SiO_2$ buffer layer by spin coater with thicknesses of 15, 31, 42, 55 nm, respectively. As a result, we founded that the thickness of $HfO_x$ sensing membrane affects to sensitivity and chemical stability of EIS device. Especially, the EIS device with 42 nm thick $HfO_x$ membrane showed superior sensing ability in terms of pH-sensitivity, linearity, hysteresis voltage and drift rate characteristics than the other devices. In conclusion, we confirmed that it is possible to improve the sensing ability and the chemical stability properties using optimized thickness of sensing membrane and proper annealing process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.299-299
• /
• 2016

SiC는 넓은 에너지갭 (Eg=~3.4 eV)을 갖는 반도체로써, 고전압, 고온에서 동작이 가능하여 기존의 Si기반의 파워디바이스를 대체하기 위한 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 파워 디바이스의 성능 향상을 위해서는 기판과 절연체 사이의 계면에 생성되는 계면 결함을 감소시켜야 한다. 따라서 본 연구에서는 SiC 기판에 high-k 물질인 HfO2를 증착하여 HfO2/SiC 계면에 유도된 결함을 분석하고 이를 감소시킬 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하였다. HfO2 박막은 atomic-layer-deposition (ALD) 방법을 이용하여 SiC 기판 위에 $200^{\circ}C$에서 증착하였다. HfO2 박막 증착 후 NH3 분위기에서 rapid thermal annealing 방법을 이용하여 $600^{\circ}C$에서 1분 동안 열처리 진행하였다. Current-voltage (I-V) 측정을 통해 열처리 전 HfO2/SiC의 절연파괴 전압이 약 8.3 V 임을 확인하였다. NH3 열처리 후 HfO2/SiC의 절연파괴 전압이 10 V로 증가하였으며 누설 전류가 크게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 capacitance-voltage (C-V) 측정을 통해 열처리 후 flat band voltage가 negative 방향에서 positive 방향으로 이동함을 확인하였고, 이를 통해 NH3 열처리 방법이 HfO2/SiC 계면에 존재하는 결함을 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 전자 구조상의 conduction band edge에 존재하는 결함 준위를 분석하기 위해 x-ray absorption spectroscopy (XAS) 분석을 실시하였고, 열처리 전 HfO2/SiC 계면에 많은 결함 준위가 존재함을 확인하였으며, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 이 결함 준위가 oxygen deficiency state과 관련됨을 알 수 있었다. NH3 열처리 후 결과와 비교해보면, oxygen deficiency state가 감소함을 확인하였으며 이로 인해 conduction band edge에 존재하는 결함 준위가 감소함을 알 수 있었다. 따라서, NH3 열처리 방법을 이용하여 HfO2/SiC 계면에 존재하는 결함을 감소시킬 수 있으며, HfO2/SiC의 물리적, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다는 결과를 도출하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.41 no.2
• /
• pp.170-175
• /
• 2004

The ferroelectric (Y $b_{x}$ $Y_{1-x}$)Mn $O_3$ thin films were fabricated by sol-gel method using Y-acetate, Yb-acetate, and Mn-acetate as raw materials. The stable (Y $b_{x}$ $Y_{1-x}$)Mn $O_3$ precursor solution (sol) was prepared through the reflux process with acetylaceton as a catalyst and coated on Si(100) substrate by spin coating. The heat treatment temperature and, Rw ($H_2O$/alkoxide moi ratio) dependence on crystallinity of thin films were studied. The lowest temperature for obtaining YbMn $O_3$phase and the optimum heat-treatment conditions were proved as at 7$50^{\circ}C$ and 80$0^{\circ}C$, respectively. The hexagonal YbMn $O_3$with c-axis preferred orientation could be obtained at Rw=1 condition. The remanent polarization for the thin films of x=0 or 1 was about 200 nC/㎤ while, for the specimens ot 0< x< 1, were 50∼100 nC/$\textrm{cm}^2$.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.6 no.5
• /
• pp.449-456
• /
• 1996

BaO, SrCI2.6H2O 그리고 Ti(OPri)4를 출발 원료로 사용하여 균일한 BaxSr1-xTiO3(BST) 솔을 합성하였고, BST 박막을 회전 코팅 법으로 Si 및 Pt/Ti/SiO2/Si 기판위에 제조하였다. 적외선 및 NMR 스펙트럼 분석으로 킬레이션 조제로 사용한 acetylacetone(AcAc)이 엔올 형태로 Ti-알콕사이드와 결합하여 솔 안정화에 기여함을 확인하였다. Xedrogel에 대한 DT/TGA 및 적외선 스펙트럼 결과로부터 페로브스카이트 상생성이 $600^{\circ}C$ 이상에서 이루어짐을 관찰하였다. $700^{\circ}C$에서 열처리한 박마은 -300(10 KHz)의 상대유전율을 나타내었고, 결정립의 저항 및 입계의 병렬 RC 성분으로 등가회로를 구성할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.162-162
• /
• 2012

Sub 100 nm의 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) 소자를 구동하기 위해서는 2.0 nm 이하의 $SiO_2$ oxide에 해당하는 전기적 특성이 요구된다. 그러나 2.0 nm 이하의 $SiO_2$에서는 누설 전류가 너무 크기 때문에 이를 대체하기 위해서 유전 상수 (dielectric permittivity)가 높은 $HfO_2$ (${\varepsilon}=25$), $Al_2O_3$, $HfO_2/Al_2O_3$ laminate 등의 high-k dielectric 물질들이 연구되고 있다[1]. High-k dielectric 물질의 전기적 특성은 박막 조성, 두께 및 전극과의 계면에 생성되는 계면 층이나 불순물(Impurity) 거동에 크게 의존하므로 High-k dielectric/전극(Metal or Si) 구조에서 조성 및 불순물의 거동에 대한 정확한 평가가 주요 쟁점으로 부각되고 있다. 이를 평가하기 위해 일반적으로 $Ar^+$ ion에 의한 depth profiling 분석이 진행되나 Oxygen 원자의 선택적 식각에 기인된 분석 깊이 분해능(Depth Resolution) 왜곡으로 계면 층의 형성이나 불순물의 거동을 정확하게 평가할 수 없다. 이러한 예로는 $Ta_2O_5$ 및 $SrBi_2Ta_2O_9$와 같은 다 성분 계 산화막에 $Ar^+$ ion 주사 시 발생하는 선택적인 식각(Preferential Sputtering) 때문에 박막의 실제 조성 및 거동을 평가하는 것은 어렵다고 보고된 바 있다[2,3]. 본 연구에서는 $90{\AA}$인 적층 $Hf_xO_y/Al_xO_y/Hf_xO_y$ 구조에서의 불순물 거동 분석 능력 확보 상 주요 인자인 깊이 분해능 개선을 Secondary Ion Mass Spectroscopy(SIMS)의 primary ion 종, impact energy 및 주사 각도를 변화시켜 ~1 nm 수준까지 구현하였다. 이러한 분석 깊이 분해능의 개선은 Low Impact Energy, 입사 이온의 glancing angle 및 Cluster ion 적용에 의존하며 이들 요인의 효과에 대해 비교/고찰하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.53.1-53.1
• /
• 2009

실리콘 다층박막 태양전지를 위한 초고효율 실리콘 양자점 박막을 연구하기 위해 Silicon target과 Carbon target을 동시에 스퍼터하여 Silicon Carbide 박막을 증착하였다. Silicon Carbide 박막의 조성비는 target에 인가되는 RF Power를 조절하여 Auger Electro Spectroscopy를 사용하여 Si, C, O, N원소의 양을 정량화하여 측정하였다. Si Power를 200W에 고정하고, C Power를 0W에서 400W까지 변화시킬 때, $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막에서 조성비 x는 0 ~ 0.43 범위였다. 이 박막을 증착 한 후에 질소 분위기에서 600 ~ $1000^{\circ}C$ 온도로 열처리를 진행하였다. High resolution TEM과 Raman 분석을 통해, 박막의 열처리 후 $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막 내에 실리콘 양자점이 형성되었음을 관찰할 수 있었고, 2 ~ 10 nm 의 크기를 가지는 것으로 확인할 수 있었다. 이 실리콘 양자점을 포함한 $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막을 적층하여 UV-VIS-NIR spectroscopy, FTIR및 PL와 같은 측정을 통해 광학적 에너지 밴드갭의 변화와 그에 따른 특성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.35 no.3
• /
• pp.294-302
• /
• 1998

$Pb_{1+x}$($Fe_{0.5}$$Nb_{0.5}$)$O_3$ films have been synthesized on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates using rfmagnetron sputtering Concentration of Fe and Nb in the deposited films was adjusted to near stoichiometry through the control of target composition, Films deposited with adjusted to near stoichiometry showed better electrical properties such as dielectic and leakage characteristics. Crystallinity and dielectric constant increased with increasing excess PbO upto 9 mol% This study also showed that dielectric constant and leakage current characteristics improved by optimum content of $O_2$ flow during deposition.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.28 no.2
• /
• pp.130-140
• /
• 1991

The powders of the system Si3N4-Y2O3-AlN were prepared using Si(OC2H5)4 and YCl3.6H2O together with commercial AlN powder. $\alpha$-Si3N4 was prepared by the carbothermal reduction and nitridation of the hydrolyzed gel at 135$0^{\circ}C$ for 10h in N2 atmosphere. YCl3.6H2O was observed to be changed to Y2O3 during the reaction. $\alpha$-Sialon(X=0.2, 0.4, 0.6) ceramics were obtained by hot-pressing the Si3N4-Y2O3-AlN mixture at 178$0^{\circ}C$ for 1h under 30 MPa. The content of $\alpha$-Sialon increased with increasing metal solubility(x value) and $\alpha$-Sialon single phase was obtained at the metal solubility of 0.6. With increasing metal solubility, flexural strength, fracture toughness and thermal shock resistence were decreased, while the microhardness was increased. Large elongated $\beta$-Si3N4 grains were mainly observed at lower metal solubility. Mechanical prorerties of the sintered ceramics with X=0.2 were measured as follows : flexural strength ; 650 MPa, fracture toughness ; 3.63 MN/m3/2, hardness ; 14.7 GPa, thermal shock resistence temperature ; 58$0^{\circ}C$.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• v.12 no.3
• /
• pp.127-130
• /
• 2011

We investigated the effects of $O_2$ annealing (i.e., temperature and time) on the characteristics of hafnium silicate ($HfSi_xO_y$) films deposited on a Si substrate by atomic layer deposition process (ALD). We found that the post deposition annealing under oxidizing ambient causes the oxidation of residual Hf metal components, resulting in the improvement of electrical characteristics (e.g., hysteresis window and leakage current are decreased). In addition, we observed the annealing temperature is more important than the annealing time for post deposition annealing. Based on these observations, we suggest that post deposition annealing under oxidizing ambient is necessary to improve the electrical characteristics of $HfSi_xO_y$ films deposited by ALD. However, the annealing temperature has to be carefully controlled to minimize the regrowth of interfacial oxide, which degrades the value of equivalent oxide thickness.