• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.373-375
• /
• 2011

최근 태양전지 연구에서 저가격화를 실현하는 방법 중 하나로 폐 실리콘 웨이퍼를 재생하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 웨이퍼 재생공정은 높은 재처리 비용과 복잡한 공정등의 많은 단점을 가지고 있다. 결정형 태양전지에서 저가격화 및 고효율은 태양전지를 제작하는데 있어 필수 요소 이다. 그 중 결정질 태양전지 고효율을 위한 여러 연구 방법 중 표면 텍스쳐링(texturing)에 관한 연구가 활발하다. 텍스쳐링은 표면반사에 의한 광 손실을 최소화 하여 효율을 증가시키기 위한 방법으로 습식 식각과 건식 식각을 사용하여 태양전지 표면 위에 요철 및 피라미드구조를 형성하여 반사율을 최소화 시킨다. 건식식각은 습식식각과 다른 환경적 오염이 적은 것과 소량의 가스만으로 표면 텍스쳐링이 가능하여 많은 연구가 진행중이다. 건식 식각 중 하나인 RIE(reactive ion etching)는 고주파를 이용하여 플라즈마의 이온과 silicon을 반응 시킨다. 실험은 RIE를 이용하여 SF6/02가스를 혼합하여 비등방성 에칭 및 피라미드 구조를 구현하였다. RIE 공정 중 SF6/02가스는 높은 식각 율을 갖으며 self-masking mechanism을 통해 표면이 검게 변화되고 반사율이 감소하게 된다. 이 과정을 통해 블랙 실리콘을 형성하게 된다. 블랙 실리콘은 반사율 10% 이하로 self-masking mechanism으로 바늘모양의 구조를 형성되는 게 특징이며 표면이 검은색으로 반사율이 낮아 효율증가로 예상되지만 실제 바늘 모양의 블랙 실리콘은 태양전지 제작에 있어 후속 공정 인 전극 형성 시 Ag Paste의 사이즈와 표면 구조를 감안할 때 태양 전지 제작 시 Series resistance를 증가로 효율 저하를 가져온다. 본 연구는 SF6/02가스를 혼합하여 기존 RIE로 형성된 바늘모양의 구조의 블랙 실리콘이 아닌 RIE 내부에 metal-mesh를 장착하여 단결정(100)실리콘 웨이퍼 표면을 텍스쳐링 하였고 SF6/02 가스 1:1 비율로 공정을 진행 하였다. metal-mesh 홀의 크기는 100um로 RIE 내부에 장착하여 공정 시간 및 Pressure를 변경하여 실험을 진행하였다. 공정 시간이 변경됨에 따라 단결정(100) 실리콘 웨이퍼 표면에 피라미드 구조의 균일한 1um 크기의 블랙 실리콘을 구현하였다. 바늘모양의 블랙 실리콘을 피라미드 구조로 구현함으로써 바늘 모양의 단점을 보완하여 태양전지 전기적 특성을 분석하여 태양전지 제작시 변환 효율을 증가시킬 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.176-176
• /
• 1999

Si(113) 표면은 상온에서 3x2 주기성을 가지고 재배열되며 기판온도 (약 800K) 및 이종물질의 흡착에 의해서 3x1으로 상전이 되는 것으로 알려져 있다. 현재까지 3x2 표면의 구조 및 3x1으로의 상전이에 대해서 여러 가지 모형이 제안되어 왔으나 3x2 표면의 자세한 구조 및 상전이 메카니즘은 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 low energy electron diffraction (LEED), photoemission spectroscopy (PES)를 이용하여 재배열된 표면의 구조,상전이, 그리고 에너지안정화 메카니즘에 대하여 조사하였다. 연구결과 Si(113) 표면상의 tetramer가 표면에너지를 감소시키기 위하여 relax되며 결과적으로 tetramerso에 전하 이동이 존재하는 것으로 생각된다. 그리고, 약 800K에서 일어나는 상전이는 기존에 보고된 것과는 달리 order-disorder 전이임을 알 수 있었다. 물질의종류 및 기판온도(150-800K)에 관계없이 이종물질의 흡착이 3x1으로의 상전이를 야기시킨다는 사실이 관측되었고 이는 현재 널리 받아들여지고 있는 adatom-dimer-interstitial 모형이 적절하지 않음을 보여준다. LEED 및 PES 결과를 바탕으로 기판온도 및 이종물질의 흡착에 의해 형성되는 상전이를 잘 설명할 수 있는 3x2 표면에 대한 가능한 구조모형을 제안하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.225-226
• /
• 2012

전기방사법으로 형성한 마이크로 크기의 실리카($SiO_2$) 코팅층 위에 광환원법(photo-reduction mothod)를 이용하여 나노 크기의 금속 나노입자를 형성하여 마이크로-나노 계층구조(hierarchical structure)의 코팅층을 형성하였다. 자외선(UV선) 조사강도 및 조사시간의 변화에 따른 미세구조 및 표면 평활도지수(roughness factor) 변화 거동을 관찰하였고, 이 코팅층에 불소화 처리를 하여 초소수성 표면을 형성하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.86-86
• /
• 2013

자연은 인류가 삶은 유지하는 터전이다. 자연을 사전에서 찾아보면 "1. 사람의 힘이 더해지지 아니하고 세상에 스스로 존재하거나 우주에 저절로 이루어지는 모든 존재나 상태, 2. 사람의 힘이 더해지지 아니하고 저절로 생겨난 산, 강, 바다, 식물, 동물 따위의 존재. 또는 그것들이 이루는 지리적 지질적 환경"의 의미를 갖는다고 풀이되어 있다. 이러한 자연에는 인간이 배울 많은 지혜로움이 존재한다. 최근 이러한 자연의 지혜로움을 배워 공학적으로 응용하려는 시도가 이루어지고 있다. 특히 나노/마이크로 구조를 가지면 고유의 고효율/고기능 특성을 구현하는 자연의 표면을 배우고자 하는 연구가 활발하다. 연잎의 자기세정, 나방 눈의 반사방지, 몰포나비 날개의 구조색, 게코발바닥의 건식접착, 나미브사막 딱정벌레의 안개포집 등이 대표적인 나노/마이크로 구조를 기반으로 하는 기능성 자연표면의 대표적인 사례들이다. 본 발표에서는 이러한 자연의 나노구조를 기반으로 하는 기능성 표면과 이들이 어떻게 응용될 수 있는지 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.159-159
• /
• 2012

알루미늄 박막을 코팅하기 위해서 비대칭 마그네트론 스퍼터 소스를 이용하였으며 빗각 증착과 외부 자기장에 의한 플라즈마 밀도 제어가 알루미늄 박막의 미세구조에 미치는 영향을 확인하였다. 빗각 증착은 타겟과 기판이 서로 평행하지 않고 빗각을 이루도록 기판을 기울여 코팅하는 방법으로 박막의 미세구조를 제어할 수 있다. 마그네트론 스퍼터 소스 외부에 원형의 전자석을 위치시키고 직류의 전류를 인가하여 타겟 표면에서 발생하는 플라즈마 밀도를 제어할 수 있도록 하였다. 알루미늄을 물리기상증착으로 코팅하면 일반적으로 주상정 구조를 갖는다. 알루미늄 박막이 주상정 구조로 이루어지면 박막의 표면 거칠기가 증가하고 밀도가 감소하는 현상을 보인다. 알루미늄을 빗각 증착으로 코팅하면 주상정 형성이 억제되어 박막의 밀도가 높아지고 표면 거칠기는 감소하는 현상을 보였다. 알루미늄의 빗각 증착 시 전자석에 인가하는 전류의 세기와 방향을 제어하여 타겟 표면의 플라즈마 밀도를 증가시키면 알루미늄 박막의 밀도가 빗각 증착만 적용했을 때보다 증가하고 비정질과 같은 박막 구조를 보이는 현상을 관찰할 수 있었다. 전자석에 인가하는 전류의 방향을 기판 표면의 플라즈마 밀도가 증가하도록 바꾸면 알루미늄 주상정의 크기가 증가하고 기공의 크기도 증가하는 현상을 관찰하였다. 마그네트론 스퍼터 공정 시 자기장과 빗각 증착을 적절하게 이용하여 밀도가 높고 표면 거칠기가 낮은 알루미늄 박막을 코팅할 수 있었으며, 이러한 알루미늄 박막은 기능성 향상을 위한 표면처리 소재로 활용 가능성이 높을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.412-412
• /
• 2012

갈륨비소(GaAs)는 수직공진표면방출레이저, 발광다이오드, 태양전지 등과 같은 광전소자에 널리 사용되는 물질이다. 그러나 높은 굴절률을 갖는 갈륨비소는 표면에서 30% 이상의 반사율을 갖기 때문에 광손실로 인해 소자의 성능이 저하된다. 따라서 표면 Fresnel 반사율을 낮출 수 있는 효율적인 반사방지막이 필요하다. 최근, 열적 불일치, 물질 선택, 접착력 저하의 단점을 가지고 있는 기존 다중박막을 대체하는 생체모방 서브파장 나노구조가 활발히 연구되고 있다. 이러한 구조는 공기(air)부터 갈륨비소까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖는 유효 단일박막과도 같기 때문에 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 더욱이, 자연계의 나방의 각막과 나비의 눈의 구조 형태를 모방한 반도체 생체모방 복합 눈(compound eye)은, 즉 마이크로 렌즈모양과 서브파장 나노격자구조의 복합적 형태, 표면에서 우수한 반사방지 특성을 나타낸다. 본 연구에서는, 포토리소그래피와 유도결합플라즈마 식각법을 이용하여 GaAs 기판 표면에 마이크로 렌즈 모양의 패턴을 형성한 후, 스핀코팅을 이용하여 나노 크기를 갖는 실리카 구를 도포하여 건식 식각함으로써 복합 눈 구조를 갖는 갈륨비소 반사방지막을 제작하였다. 제작된 샘플의 표면 및 식각 형상은 전자현미경(scanning electron microscope)을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 반사율을 측정하였다.

• Composites Research
• /
• v.33 no.3
• /
• pp.147-152
• /
• 2020

In this study, void behavior of composite laminate by local internal pressure gradient due to structural geometry and surface film application condition was experimentally evaluated through fabrication of spar/skin integrated structure specimens. Viscosity comparison and thermal analysis for both carbon fiber prepreg and surface film were conducted and cure characteristic and rate difference were analyzed. 2 types of spar/skin integrated structural specimens were prepared based on different application condition of surface film. Subsequently, those specimens were evaluated through visual surface inspection, non-destructive and destructive inspection. In a specimen #1 with full application of surface film, low pressurized area of composite laminate created by pressure gradient of structural geometry had voids. It exhibited that voids could not be evacuated and were locked in cured laminate by the influence of pre-cured surface film with relatively faster cure rate. In a specimen #2 without surface film, it revealed that all internal voids disappeared in the cured laminate. Therefore, it is verified that surface film acts as barrier film preventing void movement and evacuation during autoclave cure.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.22 no.4
• /
• pp.117-120
• /
• 2012

Compounds such as NaN belong to an interesting class of materials in which a magnetic order may appear despite the lack of d electrons. The magnetic properties of these materials are ascribed to the partially filled p shells. Recently, on the basis of electronic structure calculations from first principles, it has been found that NaN is a ferromagnetic half-metal in rocksalt (RS) and zinc-blende (ZB) structures with half-metallic band gaps in majority electron channels. The former structure has appeared to be more stable. From the first-principles calculation, we found that the half-metallic properties of the bulk RS and ZB NaN are conserved at the RS(001) and ZB(110) surfaces. Due to the interactions between Na s and N p electrons, N atoms become positively polarized. In the RS NaN (001) the calculated values of the magnetic moments of the N atoms is about $0.73{\mu}_B$. The magnetic moment on the N atom in the top most layer of ZB(110) is slightly larger than that of the RS(001) surface, i.e., $0.75{\mu}_B$. The Na atoms in the both structure are hardly polarized.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.4C
• /
• pp.239-245
• /
• 2008

In this study, a fundamental-level study was performed to establish knowledge-base for the development of optimal surface-wave method for urban areas with adjacent structures. First, theoretical modelling was performed to investigate the influence of adjacent structures on dispersion characteristics of surface waves. Later, the geotechnical sites with a concrete model of adjacent structure and a real subway box structure were tested by surface-wave method to investigate the influence of adjacent structures. The major influencing factors of adjacent structures on surface-wave propagation were direct distance between measurement array and adjacent structure, stiffness contrast between layers and type of seismic source.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.405-405
• /
• 2010

Thermocouple 을 통해 Inductively coupled plasma 에 노출된 실리콘 기판 표면온도를 공정조건 변화 에 따라 실시간 (in-situ) 측정하였다. 이를 바탕으로 공정변화에 따른 플라즈마 내 활성종의 거동을 연구하였다. 더 나아가 기판의 표면온도변화 및 활성종의 거동해석을 토대로 공정변화에 의한 딥 실리콘 구조형성 메커니즘을 해석하였다. 플라즈마에 노출된 기판표면 온도를 상승시키는 주 활성종은 positive ion 이며 ICP power, Bias power, 플라즈마 압력 변화에 따라 positive ion 의 밀도 및 가속에너지가 변화하는데 이러한 거동변화는 기판의 표면온도를 변화시킴을 알 수 있었다. 딥 실리콘 구조의 측벽 및 바닥에 형성되어 있는 passivaiton layer 즉 $SiO_xF_y$(silicon oxyflouride) 는 온도에 매우 민감한 물질이며 이는 딥 실리콘 구조 내부로 입사하는 positive ion 거동변화에 따라 그 성질이 변화하여 deep Si 구조 형상을 변화시킴을 알 수 있었다. 기판표면 온도가 $0^{\circ}C$ 이하의 극저온으로 유지된 상황에서 플라즈마를 방전할 경우 positive ions 의 가속에너지로 인해 기판표면온도가 상승하며 액화질소 유량증가를 통해 다시 기판의 표면온도를 유지시킬 수 있었다. 이를 통해 플라즈마 방전 전과 방전 후의 기판 표면온도는 상온의 기판뿐만 아니라 극저온의 기판에서도 다름을 알 수 있었다. 냉각환경 변화에 따른 딥 실리콘 구조형성 메커니즘을 positive ions 거동 그리고 온도 감소에 의한 $SiO_xF_y$ 성질 변화를 이용해 해석할 수 있었다.