• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.100.1-100.1
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• 2010

고효율 실리콘 양자점 태양전지를 제작하기 위해 Si과 C target을 co-sputtering 방식으로 제조한 SiC matrix를 열처리하여 박막 내에 Si nanocrystal들을 생성하였다. Si nanocrystal의 특성은 다양한 요인에 영향을 받는 데 barrier 물질인 SiC matrix가 가장 큰 영향을 준다. SiC는 900도 이상에서 열처리하는 동안 Si과 C과 SiC으로 재배열 혹은 재결합하는 데 이 때 가장 작은 carbon이 빠르게 diffusion하는 현상에 의해 Si nanocrystal의 성장과 특성에 영향을 주게 된다. 이 현상을 연구하기 위해 stoichiometric SiC/Si-rich SiC/stoichiometric SiC의 3층 구조로 시료를 제작하여 이를 SIMS의 depth profiling을 통하여 열처리 전보다 열처리 후에 Si-rich SiC layer내에 carbon이 약 2~3%정도 증가한 것으로 carbon이 diffusion된 것을 확인하였다. 이 시료를 UV-VIS-NIR spectroscopy, Raman, GIXRD 등의 다양한 측정을 통하여 carbon diffusion에 의한 Si nanocrystal의 특성변화를 연구하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1380-1381
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• 2011

본 논문에서는 SILVACO 사의 ATHENA와 ATLAS를 이용하여 후면 전극 실리콘 태양전지 (back contact silicon solar cell)의 전면 텍스쳐링 (texturing) 깊이 (depth)와 텍스쳐링 간격 (gap)에 따른 태양전지 효율(efficiency)에 미치는 영향을 분석하였다. 제안한 후면 전극 실리콘 태양전지는 (100) silicon wafer(n-type, $6{\times}10^{15}\;cm^{-3}$)을 기반으로 전면부에 텍스쳐링을, 후면부에 BSF(back surface field, $1{\times}10^{20}\;cm^{-3}$)와 에미터(emitter, $8.5{\times}10^{19}\;cm^{-3}$)를 구성하고, 셀간 피치를 1250 ${\mu}m$, BSF와 에미터의 간격을 25 ${\mu}m$으로 한 구조이다. 텍스쳐링 간격이 없이 텍스쳐링 깊이를 0 ${\mu}m$에서 150 ${\mu}m$으로 증가시켜 분석한 결과, 텍스쳐링 깊이가 증가할수록 효율이 23.90%에서 25.79%로 증가하였다. 텍스쳐링 간격을 1 ${\mu}m$에서 100 ${\mu}m$으로 증가시켜 분석한 결과, 텍스쳐링 깊이와 상관없이 텍스쳐링 간격이 증가할수록 후면 전극 실리콘 태양전지의 효율이 감소하였다. 텍스쳐링 유무에 따라 후면 전극 태양전지의 외부양자효율의 차이를 보였고 텍스쳐링이 있을 때 외부양자효율이 보다 높은 값을 얻었다.

• 한국진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.99-104
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• 2007

[ $Febry-P{\acute{e}}rot$ ] 프린지 패턴 (fringe pattern)과 광발광성 (photoluminescence, PL)의 광학적 성질을 동시에 가지고 있는 다공성 실리콘을 이용하여 가스센서를 개발하였다. 다공성 실리콘 샘플은 p-type 실리콘 웨이퍼 (boron-doped, <100> orientation, resistivity $1{\sim}10{\Omega}$)를 이용하여 전기화학적 식각을 통하여 만들어 졌다. 다공성 실리콘 샘플들은 열적 산화 방법과 hydrosilylation 방법을 통하여 그 표면이 수소로 종결된 다공성 실리콘 (Si-H)과 산화된 다공성 실리콘(Si-OH), 두 가지 각각 다른 표면 성질을 갖는 다공성 실리콘을 제작 하였다. 준비된 두 가지 다른 다공성 실리콘 칩들은 메탄올, 아세톤, 헥산, 그리고 톨루엔의 증기에 노출 시켰을 때 Febry-P rot 프린지 패턴의 변화나 PL의 변화를 관측하여 다공성 실리콘을 이용한 VOCs (volatile organic compounds) 센서로서의 응용에 대하여 연구하였다. $Febry-P{\acute{e}}rot$ 프린지 패턴은 유기 물질의 증기압이 클수록 단파장으로 이동하는 폭이 컸고, 광 발광성은 극성도가 큰 물질일수록 소강현상이 크게 일어나는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.283-283
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• 2010

17~18% 대역의 고효율 결정질실리콘 태양전지를 양산하기 위하여 국내외에서 다양한 연구개발이 수행되고 있으며 국내 다결정실리콘 태양전지 양산에서도 새로운 구조와 개념에 입각한 공정기술과 관련 장비의 국산화에 집중적인 투자를 진행하고 있다. 주지하는 바와 같이, 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 현재까지 다결정 실리콘 표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 단파장대역에서 광반사율의 감소를 기대할 수 있기 때문에 결정질실리콘 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고효율 다결정실리콘 태양전지 양산공정에 적용하기 위해 마스크를 사용하지 않는, RIE기반 건식 저반사율 결정질실리콘 표면 texturing 패턴연구를 수행하였다. 마스크없이 표면 texturing이 완료된 시료들에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율과 minority carrier들의 life time 분포를 측정하고 검토하여 공정조건을 최적화 하였다. 저반사율의 건식 결정질실리콘 표면 texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W 내외로 낮았고 $SF_6/O_2$ 혼합비율은 0.8~0.9 범위엿다. 본 연구에서 확인된 최적의 texturing을 위한 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 상태로서 확인된 최저 평균반사율은 ~14% 내외였고 p-형 결정질실리콘 표면 texturing 패턴과 minority carrier의 life time 상관는 단결정이 16uS대역에서 14uS대역으로 감소하는 반면에서 다결정은 1.6uS대역에서 1.7uS대역으로 오히려 미세한 증가를 보여 다결정 웨이퍼생산과정에서 발생하는 saw-damage 제거의 긍정적 효과와 texturing공정의 표면 결함발생에 의한 부정적 효과가 상쇄되어 큰 변화를 보이지 않는 것으로 해석된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권1호
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• pp.23-27
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• 2011

전기화학적 에칭을 이용한 다공성 실리콘 이중층 형성은 초박형 태양전지 제작에서 PS layer transfer 기술을 적용하기 위한 선행 공정이다. 다공성 실리콘 층의 다공도는 전류밀도와 에칭용액 내 불산의 농도를 조절하여 제어할 수 있다. 전기화학적 에칭을 이용한 다공성 실리콘 형성을 위하여 비저항 $0.01-0.02\;{\Omega}{\cdot}cm$의 p-type (100)의 실리콘 웨이퍼를 사용하였으며, 에칭용액의 조성은 HF (40%) : $C_2H_5OH$(99 %) : $H_2O$ = 1 : 1 : 2 (volume)으로 고정하였다. PS layer transfer 기술에 사용되는 다공성 실리콘 이중층을 형성하기 위해서 에칭 도중 전류밀도를 낮은 전류밀도 조건에서 높은 전류밀도 조건으로 변환하여 low porosity layer 하부에 high porosity layer를 형성할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.217.1-217.1
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• 2014

반도체 및 디스플레이 산업은 많은 공정들에서 저온 플라즈마 반응을 이용한다. 특히 소자 제작을 위한 실리콘 박막의 증착은 저온 플라즈마 공정의 주요 공정이다. 하지만 실리콘 박막을 합성하는데 있어서 저온 플라즈마에서 형성되는 실리콘 나노 입자는, 오염입자로써 박막의 특성을 악화시켜 소자생산 수율을 악화시키는 주요 원인이 되고 있다. 따라서 플라즈마에서 입자 형성의 원인이 되는 화학반응 및 입자들의 성장 매커니즘에 대한 연구는, 1980년대 플라즈마 공정에서 입자 합성이 보고된 이래 공정의 최적화를 위해 꾸준히 연구되어왔다. 이러한 매커니즘의 연구들은, 플라즈마 화학반응에 의해 실리콘 입자 핵을 만들어 내는 과정과 입자들이 충돌에 의해 성장해가는 과정으로 나눠진다. 플라즈마 화학 반응 과정은 아레니우스 방정식에 의해 정의된 반응계수를 이용하여 플라즈마 내 전자와 이온, 중성 화학종들이 전자 온도와 전자 밀도, 챔버 온도 등에 의해 결정되는 현상을 모사한다. 또한 이 과정에서 실리콘을 포함하는 화학종들의 반응에 의해 핵이 생성 되가는 양상을 모사한다. 생성된 핵은 충돌에 의해 입자가 성장해 가는 과정의 가장 작은 입자로써 이용된다. 입자들이 성장해가는 과정은 입자들이 서로 충돌하면서 다양한 입경의 입자로 분화되어가는 현상을 모사한다. 이 과정에 의해 다양한 입경분포로 분화된 입자들은 플라즈마 내 전자에 의해 하전되며, 이러한 하전 양상은 입경에 따라 다른 분포를 보인다. 본 연구에서는 입자의 하전 분포를 고려하여, 입자들의 성장의 주요 원인인 입자간의 충돌을 대표하는 충돌주파수를 수정하는 방식을 채택하여 보다 정밀한 입자 성장 양상을 모델링하였다. Inductively coupled plasma (ICP) 타입의 저온 플라즈마 반응기에서 합성된 입자들을 Particle Beam Mass Spectrometer (PBMS)와 Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용하여 입경분포를 측정한 데이터와 모델링에 의해 계산된 결과를 비교하여 본 모델의 유효성을 검증하였다. 검증을 위해 100~300 mtorr의 챔버 압력 조건과 100~350 W의 입력 전력 조건들을 달리하며 측정한 결과와 계산한 데이터를 조건별로 비교하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권3호
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• pp.338-341
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• 2011

대표적인 반도체 소재인 실리콘을 유연소자로 이용하기 위하여 매우 얇은 나노리본 형태로 제작하였다. p-타입과 n-타입 도핑 그리고 고유한 영역으로 구성된 실리콘 소자(p-i-n 접합소자)를 가로/세로 100라인씩 연결하여 총 10,000개의 어레이 소자를 구현하였고 그 크기는 대각선 1인치에 달했다. 이 패시브 매트릭스 소자는 p-n 접합 소자에 비해 교차 혼선에 의한 역전류가 적어 정류비가 $10_{4}$ 이상의 값을 나타내었다. 완성된 소자는 불산 처리를 통해 기판으로부터 쉽게 떼어낼 수 있으며, 각각 PDMS 와 유연한 PET 필름에 전이할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권9호
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• pp.24-29
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• 2010

본 논문에서는 30 nm 채널 길이와 5 nm의 채널 반지름을 갖는 실리콘 기반의 나노와이어 MOSFET의 고주파 모델링을 다루고 있다. 3차원 소자 시뮬레이션을 이용하여 실리콘 나노와이어 MOSFET의 Y-parameter와 Z-parameter를 100 GHz까지 확보하였으며 이를 이용하여 모델 파라미터에 필요한 수식을 구하였다. 모델과 파라미터 추출 수식을 이용하여 회로 검증용 tool인 HSPICE에 의하여 검증이 이루어졌으며 quasi-static 기반의 고주파 모델이 100 GHz의 높은 주파수까지도 소자의 특성을 정확히 예측함을 확인하였다. 모델 검증은 MOSFET의 포화 영역 ($V_{gs}$ = $_{ds}$ = 1 V)과 선형 영역 ($V_{gs}$ = 1 V, $V_{ds}$ = 0.5 V)의 바이어스 조건에서 이루어졌으며 두 바이어스 조건에서의 Y-parameter에 대한 모델의 오차는 약 1 %로 매우 작은 값을 보여 준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1995년도 제9회 학술발표회 논문개요집
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• pp.100-100
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• 1995

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2000년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.97-97
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• 2000