• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.41-41
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• 2003

비정질 실리콘 박막은 단결정 실리콘에 비해 저가이고 저온형성이 가능하여, 대면적/고효율의 실리콘 박막 태양전지 제작에 응용되고 있다. 태양전지에 적용하기 위해서는 우수한 암전류 및 광전류 특성을 나타내야 하고, 광학적 밴드 갭 특성 또한 중요하다. 본 연구에서는 HDP(High Density Plasma) PECVD 장비를 이용하여 나노결정립 및 비정질 실리콘 박막을 형성하고, 각 박막의 전기적, 광학적 특성을 측정, 평가하였다. 나노결정립 및 비정질 실리콘 박막의 전기적 특성은 Keithley 4200을 이용하여 암전류를 특성을 측정하였고, Solar Simulator를 이용하여 AM1.5, 100mW/$\textrm{cm}^2$ 조건에서 광전류 특성을 측정하였다. 또한, Spectrometer를 이용하여 박막의 투과율을 측정하여 Tauc Plot을 통해 광학적 밴드 갭을 계산하였다. 본 연구에서 형성된 비정질 실리콘 박막은 -$10^{6}$의 우수한 Photoresponse($\sigma$$_{ph}$ $\sigma$$_{d}$) 특성을 나타내었다. 또한, 비정질 실리콘 박막 내에 나노결정립이 형성됨에 따라 암전류는 증가하고, 광학적 밴드 갭도 증가하는 것을 알 수 있었다. 이렇게 밴드 갭이 증가된 나노결정립 실리콘 박막은 태양전지의 Window 층에 적용하면 효율 증가에 크게 기여할 것으로 판단된다.

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

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.59-60
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• 2008

산화실리콘 박막은 생체적합성, 폴리머 필름의 gas barrier, 저유전율, 환경차단 보호막 등 다양한 특성을 갖고 있어 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구는 저진공 화학기상증착법 (LPCVD)를 이용하여 산화실리콘 박막을 제작하였다. 실리콘 박막을 위한 전구체는 환경 친화적이며 상온에서 비교적 높은 증발점을 갖는 hexamethyldisiloxane (HMDSO)을 이용하였으며, 이때 기판은 실리콘을 이용하였다. LPCVD의 공정변수는 전구체 공급량(진공도)과 RF power를 중심으로하여 Taguchi 실험계획법에 따라 박막을 제작하였다. 또한, 실험계획법에 의해 최적 전구체 공급량과 RF power를 결정하고 산소분압의 변화에 따른 산화실리콘 박막을 제작하였다. 산화실리콘 박막은 표면특성 및 화학적 결합상태를 수접촉각, SEM, AFM, FTIR 등을 이용하여 관찰하고 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.423.2-423.2
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• 2014

비정질 실리콘 박막 태양전지는 1970년대 중반 개발된 이후 현재까지 지속적으로 연구 개발이 이루어져 왔으며, 대면적의 용이성 및 재료 사용의 효율성 등 산업적 측면에서 많은 장점을 보이고 있다. 하지만, 재료 특유의 무질서(disorder)로 인한 Voc의 한계 및 광 열화 현상 등의 문제점이 극복해야 할 과제로 남아있다. 이를 개선하기 위한 시도 중 하나로 나노입자를 포함한 실리콘 박막 제작을 통해 재료의 무질서도를 낮추고 전기광학적 물성을 개선하는 방법이 제안되고 있다. 본 연구에서는 유도결합 플라즈마(ICP, Inductively coupled plasma)를 사용하여 제작한 실리콘 나노입자 박막으로 비정질 실리콘 박막의 한계를 극복하고자 한다. 실리콘 나노입자를 사용하여 조밀한 박막을 제작하는데 중요한 변수로는 유도결합 플라즈마 반응기 상, 하부의 압력차 및 이로 인한 제트분사의 속력, 그리고 나노 입자의 크기 등이 중요하게 작용한다. 합성된 입자의 크기와 물성의 변화는 유입되는 반응 가스의 양, 공정압력과 파워에 의존한다. 실리콘 나노입자 박막을 다양한 플라즈마 조건에 따라 제작한 후 XRD, Raman, SEM, TEM을 이용하여 물성 변화를 관찰하였으며, 이를 통해 박막태양전지로의 응용 가능성을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2001.07a
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• pp.186.2-189
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• 2001

요실리콘을 기반으로 하는 박막은 반도체 재료로 Si, Si:Ge, SiC등이 사용되고있으며, 절연박막재료로 SiN, SiOxNy, SiOx 등이 있다. 이들 재료는 국내 반도체 산업의 핵심위치에 있는 물질이다. 한국 산업의 근간이라 할 수 있는 메모리분야에 적용될 뿐만 아니라 TFT-LCD, 태양전지, 각종 센서, X-ray 사진 촬영기 개발에도 응용되고 있다. 본 논문에서는 Silicon-based 박막의 제조기법과 그에 따른 다양한 실리콘 박막 실리콘 트랜지스터를 이용한 능동형 액정과 유기발광 화소제어 활용, 센서 응용 부분에서 태양전지, X-ray 촬영기활용 분야에서 기술현황 시장분석을 통해 차세대 연구개발의 방향을 제시하고자 한다. 현재 국내에서 실리콘 박막의 가장 큰 응용 분야는 메모리 소자의 평판디스플레이의 TFT-LCD 시장이다. 그러나 실리콘 박막으로 가능한 응용분야는 아직 산업계에서 열매를 맺지 못한 분야가 더 많고 실제로 적용할 수 있는 분야의 다양함을 본 논문을 통해 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.71-71
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• 1999

현재 소자 제작에 응용되는 수소화된 비정질 실리콘은 PECVD 방법으로 제작하는 것이 보편적인 방법이다. 그러나 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 band gap edge 근처에서 국재준위가 많아 mobility가 작으며 상온에서 조차 불안정하여 신뢰성이 높지 않고, 도핑된 비정질 실리콘의 높은 비저항 등의 단점으로 인하여 고속 회로에 응용이 불가능하다. 반면 다결정질 실리콘 박막 트랜지스터는 a-Si:H TFT 에 비해 재현성이 우수하고 high resolution, high resolution, high contrast LCD에 응용할 수 있다. 하지만, 다결정 실리콘의 grain boundary로 인해 단결정에 비해 많은 defect 들이 존재하여 전도성을 감소시킨다. 따라서 Mobility를 증가시키기 위해서 grain size를 증가시키고 grain boundary 내에 존재하는 trap center를 감소시켜야 한다. 따라서 본 실험에서는 PECVD 장비로 초기 기판을 plasma 처리하여 다결정 실리콘 박막을 제작하여, 기판 처리에 대한 다결정 실리콘 박막의 성장의 특성을 조사하였다. 실험 방법으로는 PECVD 시스템을 이용하여 SiH4 gas와 H2 gas를 선택적으로 증착시키는 LBL 방법을 사용하여 $\mu$c-Si:H 박막을 제작하였다. 비정질 층을 gas plasma treatment 하여 다결정질 실리콘의 증착 initial stage 관찰을 주목적으로 관찰하였다. 다결정 실리콘 박막의 구조적 성질을 조사하기 위하여 Raman, AFM, SEM, XRD를 이용하여 grain 크기와 결정화도에 대해 측정하여 결정성장 mechanism을 관측하였다. LBL 방법으로 증착시킨 박막의 Raman 분석을 통해서 박막 증착 초기에 비정질이 증착된 후에 결정질로 상태가 변화됨을 관측할 수 있었고, SEM image를 통해서 증착 회수를 증가시키면서 grain size가 작아졌다 다시 커지는 현상을 볼 수 있었다. 이 비정질 층의 transition layer를 gas plasma 처리를 통해서 다결정 핵 형성에 영향을 관측하여 적정한 gas plasma를 통해서 다결정질 실리콘 박막 증착 공정을 단축시킬 수 있는 가능성을 짐작할 수 있었고, 또한 표면의 roughnes와 morphology를 AFM을 통하여 관측함으로써 다결정 박막의 핵 형성에 알맞은 증착 표면 특성을 분석 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.244.2-244.2
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• 2016

폴리 실리콘 박막은 저온 안정성, 산화 안정성, 가스 투과성 및 전기재료로서의 우수한 물성 때문에 산업에서 계속적으로 넓게 쓰이고 있다. 특히 최근 높은 색 재현율과 고화질로 각광을 받고 있는 능동형 유기발광 다이오드 (AMOLED)를 위한 Thin Film Transistor (TFT)는 신뢰성 및 우수한 특성이 요구되기 때문에 반드시 폴리실리콘 TFT가 적용되어야 한다. 이러한 이유 때문에 아모포스 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화 시키는 방법들이 많이 연구 되어져왔다. 이 연구에서는 아모포스 실리콘 박막을 고품질의 폴리실리콘 박막으로 제조하기 위해, 기판에 positive DC 전압을 펄스 형태로 인가함으로써, 기판에 입사되는 전자를 이용한 열처리 방법을 사용하였다. 열처리 온도는 기판에 들어오는 current값을 조절함으로써 제어할 수 있었다. 열처리를 위해 사용 된 수소화 된 아모포스 실리콘은 Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD)장비로 530도에서 증착 되었으며, 이러한 아모포스 실리콘 박막은 공정시간 60 s 이내에 샘플 표면온도가 600도 이상으로 증가함으로써 균일한 폴리실리콘 막으로 제조 되었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1448-1450
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• 2001

본 연구에서는 알루미늄 마스크를 이용하여 다결정 실리콘 결정립의 수평성장을 유도하는 새로운 엑시머 레이저 어닐링 방법을 제안한다. 제안된 방법은 비정질 실리콘 박막 위에 알루미늄 패턴을 형성하여 선택적으로 레이저 빔을 차단시키고, 액상 실리콘의 열을 금속박막을 통해 방출시킴으로써 다결정 실리콘 결정립의 수평성장을 유도할 수 있다. 제안된 레이저 결정화 방법을 이용하여 최대 1.6${\mu}m$의 수평성장 결정립을 형성하였고, 알루미늄 패턴의 경계로부터 결정립을 성장시킴으로써 결정립 경계의 위치를 제어하였다. 제안된 방법을 이용하여 제작한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 기존의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 전계효과 이동도 및 온/오프 전류비 등의 전기적 특성이 우수하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.19-19
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• 2007

Excimer laser annealing (ELA) 방법을 이용하여 결정화하고 게이트 절연체로써 high-k 물질을 가지는 다결정 실리콘박막 트랜지스터의 전기적 특성을 평가하였다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 비결정질 실리콘 박막 트랜지스터 보다 높은 전계 효과 이동도와 운전 용이한 장점을 가진다. 기존의 결정화 방법으로는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 높은 열 공급을 피할 수 없기 때문에, 매몰 산화막 위의 비결정질 박막은 저온에서 다결정 실리콘 결정화를 위해 KrF excimer laser (248nm)를 이용하여 가열 냉각 공정을 했다. 게다가 케이트 절연체로써 atomic layer deposition (ALD) 방법에 의해 저온에서 20 nm의 고 유전율을 가지는 $HfO_2$ 박막을 증착하였다. 알루미늄은 n-MOS 박막 트랜지스터의 게이트 전극으로 사용되었다. 금속 케이트 전극을 사용하여 게이트 공핍 효과와 관계되는 케이트 절연막 두께의 증가를 예방할 수 있고, 게이트 저항의 감소에 의해 소자 속도를 증가 시킬 수 있다. 추가적으로, 비결정질 실리콘 박막의 결정화 기술로써 사용된 ELA 방법은 SPC (solid phase crystallization) 방법과 SLS (sequential lateral solidification) 방법에 의해 비교되었다. 결과적으로, ELA 방법에 의해 결정화된 다결정 실리콘 박막의 결정도와 표면 거칠기는 SPC와 SLS 방법에 비해 개선되었다. 또한, 우리는 ELA 결정화 방법에 의한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터로부터 우수한 소자 특성을 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.191-202
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• 2005

비정질 실리콘 태양전지 대신에 열화가 더 적은 프로터결정 실리콘(pc-Si:H)을 상층전지 흡수층으로 사용한 고효율 실리콘계 적층형(pc-Si:H/$\mu$c-Si:H) 박막 태양전지를 개발하였다. 우선, 높은 전도도와 넓은 에너지 밴드갭 특성을 갖는 p-a-SiC:H 박막을 개발하였고, p/i 계면의 특성 향상을 위해 p-nc-SiC:H 완충층을 개발하였다. 프로터결정 실리콘 다층막을 제작하고 FTIR, 평면 TEM, 단면 TEM 측정을 통해 프로터결정 실리콘 다층막의 우수한 열화 특성의 원인을 규명하였다. 적층형 태양전지의 성능향상을 위해 n-p-p 구조의 터널접합을 제안, 제작하고 특성을 분석하였으며, pc-Si:H/a-Si:H 적층형 태양전지에 적용하여 성능향상을 이루었다. 양질의 하층전지용 마이크로결정 실리콘 박막을 증착하기 위하여 광CVD법과 플라즈마CVD법을 결합한 2단계 마이크로결정 실리콘 증착법을 개발하였다.