• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.705-705
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• 2013

CIGS 박막태양 전지는 I-III-VI Chalcopyrite 결정구조를 가진 화합물 반도체 태양전지로 인위적인 밴드갭 조작을 통하여 효율 향상에 용이하다. 4원소 화합물인 CIGS 광흡수층의 대표적인제조 방법으로는 co-evaporation 공정법이 있다. 동시 증발법은 CIGS 결정을 최적화하기 위하여 박막이 증착되는 동안 기판의 온도를 3단계로 변화시켜주는 3-stage 공정을 통하여 제작된다. 일반적으로 CIGS 박막태양전지는 전면전극으로 투명전도막이 사용되며 높은 광투과성과 전기전도성을 가져야 한다. 투명전도막의 광학적, 전기적 특성은 CIGS 박막태양전지의 효율에 영향을 미치기 때문에 최적화된 조건이 요구된다. 본 연구에서는 CIGS 광흡수층은 Ga/(In+Ga)=0.31, Cu/(In+Ga)=0.86으로 최적화 시켰으며, 투명전도막은 Ga이 도핑된 ZnO박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다. CIGS 박막 태양전지 직렬저항 성분인 투명 전도막의 비저항이 $4.46{\times}{\square}10{\square}-3{\square}$(${\Omega}$-cm)에서 $9.3{\times}{\square}0{\square}-4{\square}$(${\Omega}$-cm) 으로 변화함에 따라 Efficiency가 9.67%에서 16.47%으로 증가하였으며, Voc가 508 mV에서 596 mV으로, Jsc가 29.27 mA/$cm^2$에서 37.84 mA/$cm^2$으로, FF factor가 64.99%에서 72.96%로 증가하였다. 이에 따른 투명 전도막의 전기적, 광학적 특성을 통해 CIGS 박막태양전지에 미치는 영향에 대해 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.370-370
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• 2008

ITO 박막은 현재 차세대 디스플레이인 LCD, PDP, ELD 등의 평판 디스플레이의 화소전극 및 공통전극으로 가장 많이 적용되고 있는 소재이며, 최근에는 태양전지의 투명전극으로 그 용도가 더욱 증가되고 있다. 이러한 소자들의 투명 전도막으로 사용되기 위해서는 가시광선 영역에서 80% 이상의 높은 투과도와 낮은 면 저항을 가져야 한다. 광 투과도와 면 저항은 ITO 박막의 증착조건에 따라 변하게 되는데 본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Indium-Tin Oxide (ITO) 박막을 제작하고, 제작된 ITO 박막의 전기적 특성과 광학적 특성을 측정하여 공정조건에 따른 박막의 특성 변화를 평가하였다. 증착 조건은 주로 기판 온도와 증착 시간을 변화시켰다. 본 실험에서는 $In_2O_3$ : $SnO_2$의 조성비가 9:1 비율의 순도 99.99% ITO 타겟을 사용하였으며, coming 1737 glass를 30$\times$30 mm 크기로 가공하여 기판온도와 증착시간을 변화시키면서 ITO 박막을 제조하였다. 예비실험을 통해 인가전력 50W, 초기 진공 $2\times10^{-6}$ Torr, 작업 진공 $3.5\times10^{-2}$ Torr, 기판과 타겟 사이의 거리를 10 cm로 고정하였다. 기판 온도는 히터를 가열하지 않은 상온 ($25^{\circ}C$)에서 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 변화시켰고, 증착시간은 5분에서 30분까지의 범위에서 변화시켰다. 증착된 박막의 면 저항 촉정을 위해 4 point probe를 사용하였고, 홀 (hall) 계수 측정기 (HMS-300)를 이용하여 홀 계수를 측정하였으며, 또한 박막의 두께는 $\alpha$-step을 사용하여 측정하였다. ITO 박막의 상분석을 위해 XRD를 사용 하였고, SEM을 이용하여 미세구조를 관찰하였다. 실험 결과로는 기판온도 $400^{\circ}C$, 증착시간 15분 이상에서는 면 저항이 모두 $8\Omega$/$\Box$이하로 낮게 나왔으며, 투과율 또한 모두 80% 이상의 높은 투과도를 보였다. 또한 ITO박막의 전기 전도도는 캐리어 농도와 이동도의 측정을 통해 두 가지 인자들에 의해 비례되는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2000.07c
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• pp.2251-2253
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• 2000

MEMS기술을 이용하여 단층 실리콘 나이트라이드($Si_{3}N_4$) 다이아프램을 제조하고, 이 다이아프램상에 저항성 가열 진공증착법과 고주파 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 차례로 In막과 ZnO막을 증착하고, In의 도핑을 위해 열처리하여 $NH_3$ 가스 감지용 마이크로센서를 제작하였다. 감지막의 열처리온도에 따른 구조적 및 전기적 특성은 XRD, SEM, AFM, 4-point probe 및 Electrometer를 통하여 각각 조사하였다. 제작된 센서의 열처리온도와 인가전력에 따라 $NH_3$ 가스에 대한 감도, 선택성 및 시간응답 특성을 조사하였다. 감지막 두께 3000 ${\AA}$, 열처리온도 400$^{\circ}C$로 제조된 마이크로 센서가 히터 인가전력 366 mW에서 100 ppm의 $NH_3$ 가스농도에서 대하여 16 %, 350 ppm의 가스농도에서 대하여 23 %의 가장 우수한 감도를 나타내었다. 그러나 CO 가스 및 $NO_x$ 가스에 대한 감지특성은 관찰되지 않았다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.3
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• pp.206-210
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• 2010

Al-doped ZnO thin films were deposited with various Ar flow rate by RF magnetron sputtering, and theire properties were studied. A high-quality thin film was obtained by controlling the Ar flow rate, and the influence of the Ar flow rate on the Al-doped ZnO thin film was confirmed. In all Al-doped ZnO thin films, light transmittance had above 80%. Through Hall measurement and X-ray photoelectron spectrometer, the sample of 60 sccm, which had the lowest resistivity, showed the lower Al concentration. This result was attributed to oxygen vacancy rather than Al concentration.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.3
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• pp.268-272
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• 2003

The microstructures of tungsten films were controlled by changing the sputtering pressure and substrate temperatures during D.C. sputter deposition. As the sputtering pressures were decreased, the sputtered models of the tungsten films were changed from the zone I model to zone T model. The tungsten film having zone T model microstructure shows a resistivity of 10${\times}$10$\^$-6/ $\Omega$-cm and (110) preferred orientation. FBAR with Bragg reflector composed of $SiO_2$and tungsten films having zone T model microstructure shows quality factor, Q$\_$s/, of 494 and K$\_$eff/$\^$2/ of 5.5% due to the high acoustic impedance and the smooth surface.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.17 no.8
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• pp.1873-1878
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• 2013

ITZO ($In_2O_3$ : $SnO_2$ : ZnO = 90wt.% : 5wt.% : 5wt.%) thin films were fabricated on glass substrates (Eagle 2000) at room temperature with various working pressures (1~7 mTorr) by RF magnetron sputtering. The influence of the working pressure on the structural, electrical, and optical properties of the ITZO thin films were investigated. The XRD and FESEM results showed that all ITZO thin films are amorphous structures with very smooth surfaces regardless of the working pressure. Amorphous ITZO thin films deposited at 3 mTorr showed the best properties, such as a low resistivity, high transmittance, and figure of merit of $3.08{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$, 81 %, and $10.52{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$, respectively.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.34 no.2
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• pp.89-96
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• 2001

N- or O-doped STS304 stainless films were synthesized by an unbalanced magnetron sputtering process with various argon and reactive gas ($N_2$, $O_2$) mixtures. These films were examined by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Auger electron spectroscopy (AES) and Knoop microhardness tester. The Results from X-ray diffraction (XRD) analysis showed that a STS304 stainless steel film synthesized without reactive gas using a bulk STS304 stainless steel target had a ferrite bcc structure ($\alpha$ phase), while the N-doped STS304 stainless film was consisted of a nitrogen supersaturated fcc structure, which hsa a strong ${\gamma}$(200) phase. In the O-doped films, oxide Phases ($Fe_2$$O_3$ and $Cr_2$$O_3$) were observed from the films synthesized under an excess $O_2$ flow rate of 9sccm. AES analysis showed that nitrogen content in N-doped films increased as the nitrogen flow rate increased. Approximately 43 at.%N in the N-doped film was measured using a nitrogen flow rate of 8sccm. In O-doped film, approximately 15 at.%O was detected using a $O_2$ flow rate of 12sccm. the Knoop microhardness value of N-doped film using a nitrogen flow rate of 8 sccm was measured to be approximately $H_{ k}$ 1200 and this high value could be attributed to the fine grain size and increased residual stress in the N-doped film.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.37 no.6
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• pp.307-312
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• 2004

Extensive efforts have been made in an attempt to utilize photocatalytic properties of $TiO_2$ in visible range. $TiO_2$ and TiO-N thin films were made by the DC reactive magnetron sputtering method at $300^{\circ}C$. Various gases (Ar, $O_2$ and $N_2$) were used and Ti target was impressed by 0.6 kW-5.8 kW power range. The hysteresis phenomenon of the $TiO_2$ thin film as a function of the discharge voltage characteristic was observed to be higher as applied power increases. That of TiO-N thin film was occurred at the 5.8 kW power. The cross section and surface roughness of thin films were observed by FE-SEM and AFM. Average surface roughness of TiO-N thin film was observed as $15.9\AA$ and that of $TiO_2$ as $13.2\AA$. The crystal phases of both $TiO_2$ and TiO-N thin films were found to be anatase structure. The atomic $\beta$-N (396 eV peak in N 1s XPS) was shown in the rutile crystal of TiO-N and was considered acting as the origin of wavelength shift to the visible light.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.151-151
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• 2007

최근에 에피 성장된 ZnO는 UV-LED, 화학적-바이오센서와 투명전도 전극에 많은 관심을 받고 있다. 고 품질의 ZnO는 Metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD), Pulsed laser deposition(PLD), molecular beam epitaxy(MBE), 그리고 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성장이 이루어지고 있다. 대부분의 ZnO는 사파이어, 싫리콘과 같은 이종 기판 위에 성장되고 있으며, Heteroepitaxy로 성장된 ZnO 박막은 기판과 박막사이의 격자상수, 열팽창계수 차이로 인해 높은 결함 밀도를 보이고 있다. 이러한 문제점은 광전자 소자 응용에 있어 여러 가지 문제점을 야기 시킨다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 박막과 기판사이에 저온 버퍼층을 사용하거나 같은 물질의 버퍼층을 사용하여 결할 밀도를 감소시키고, 높은 결정성을 가진 ZnO 박막을 성장시킨 결과들이 많이 보고되어지고 있다. 본 연구에서는 마그네트론 스퍼터링 법으로 저온 버퍼층 성장 없이 성장온도 만을 달리 하여 고품질의 ZnO 박막을 성장시켰다. ZnO 박막은 c-sapphire 기판위에 ZnO(99.9999%)의 타겟을 사용하여 $600{\sim}800^{\circ}C$ 온도에서 성장시켰고, 스퍼터링 가스로는 아르곤과 산소를 2:1 비율로 혼합하여 15mtorr의 압력에서 성장하였다. 이렇게 성장시킨 ZnO 박막은 Transmission Electron Microscopy (TEM), High-Resolution X-ray Diffraction (HRXRD), Low-temperature PL, 그리고 Atomic Force Microscopy (AFM)로 특성을 분석 하였다. ZnO 박막은 HRXRD (002) 면의 $\omega$-rocking curve운석 결과, $0.083^{\circ}$의 작은 FEHM을 얻었고, (102) 면의 $\varphi$-sacn을 통해 온도가 증가함에 따라 향상된 6-fold을 확인함으로새 에피성장됨을 알 수 있었다. 또한 TEM분석을 통해 $800^{\circ}C$에서 성장된 박막은 $6.7{\times}10^9/cm^2$의 전위밀도를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.198-198
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• 2010

산화물 반도체는 넓은 밴드갭을 가지고 있어 가시광에서 투명하며 높은 이동도로 디스플레이 구동 회로 집적에 유리하다. 또한 가격 및 공정 측면에서도 기존의 Si 기판 소자에 비해 여러 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이의 핵심 기술로 산화물반도체에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 RF 동시 스퍼터링법을 이용하여 Zn-Sn-O 박막을 제조하고, 그 전기적, 광학적, 구조적 특성에 대해 조사하였다. 일정한 증착 온도($100^{\circ}C$)에서 ZnO와 $SnO_2$ 타켓의 인가 파워를 조절하여 Sn/(Zn+Sn) 성분비가 약 40~85%인 Zn-Sn-O 박막을 제조하였다. Sn 함량이 증가할수록 박막의 비저항은 약 $2{\times}10^{-1}$ (Sn 45%)에서 약 $2\;{\times}\;10^{-2}\;{\Omega}{\cdot}cm$ (Sn 67%)까지 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 이 때 캐리어 농도는 $3\;{\times}\;10^{18}$에서 $4\;{\times}\;10^{19}\;cm^{-3}$으로 증가하였으며, 이동도는 11에서 $8\;cm^2/V{\cdot}s$로 약간 감소하였다. XRD분석결과, 제조된 모든 Zn-Sn-O 박막은 비정질 구조를 가짐을 확인하였다. 투과율은 박막 내 Sn함량 증가에 따라 감소하나 모든 시편이 약 70%이상의 투과도를 나타내었다. Zn-Sn-O 박막의 Ga 도핑 영향을 확인하기 위해 ZnO 타켓 대신 갈륨이 5.7 wt.% 도핑된 GZO 타켓을 사용하여 동일한 공정조건에서 박막을 제조하였다. Ga이 첨가된 Zn-Sn-O 박막은 구조적 특성과 광학적 특성에서는 큰 차이를 보이지 않았으나, 전기적 특성의 뚜렷한 변화가 관찰되었다. Sn 함량이 45%인 Zn-Sn-O 박막의 경우, 캐리어 농도가 $3.1\;{\times}\;10^{18}$에서 Ga 도핑 효과로 인해 $1.7\;{\times}\;10^{17}\;cm^{-3}$으로 크게 감소하고 이동도는 11에서 $20\;cm^2/V{\cdot}s$로 증가하였다. 따라서 본 연구는 Zn-Sn-O 비정질 박막에 Ga을 도핑함으로써 산화물 반도체재료로서 요구되는 물성을 만족시킬 수 있다는 가능성을 제시하였다.