• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.122-122
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• 2011

HgCdTe는 고성능 적외선 센서 재료로 널리 사용되고 있다. 현재 상용화된 HgCdTe 소재는 통상적으로 액상 에피 성장법으로 제조 되고 있다. 액상 에피 성장법에 의해 제조된 HgCdTe는 갓 성장 상태에서 많은 양의 Hg-공공(vacancy)을 함유하게 되며 적외선 소자의 응용을 위해서는 이러한 Hg-공공을 채우기 위한 Hg-분위기 열처리 공정을 거치게 된다. 열처리 혹은 성장 공정 시 HgCdTe 소재 내에 발생하는 마이크로 혹은 나노스케일의 조성의 변화는 응력의 집중을 가져오며 이는 전자, 혹은 정공의 응집을 가져와 소자 동작의 불균일성을 야기한다. 본 연구에서는 액상 에피 성장법으로 성장 된 HgCdTe 박막내에 존재하는 응력의 분포와 Hg-공공을 채우기 위한 열처리 과정에서 생성 또는 소멸되는 응력의 변화를 Geometric phase strain 분석법으로 관찰하였다. 분석결과, 응력의 집중된 부분은 주로 성장 시 석출된 Te 및 Hg-공공으로 부터 기인함을 확인하였다. Hg-분위기 열처리를 통하여 석출된 Te 제거 및 Hg-공공의 감소를 확인하였고 이에 따른 응력의 집중 부분도 해소됨을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.49-49
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• 2009

최근 범세계적인 그린에너지 정책에 관련해 화석연료를 대체할 수 있는 수소, 풍력, 태양광 등의 대체 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 이러한 여러 대체에너지 중에서도 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지에 관한 연구가 집중되고 있다. 태양전지는 구조적으로 단순하고 제조 공정도 비교적 간단하지만, 보다 널리 보급되기 위해서는 경제성 향상이라는 문제점을 해결해야 한다. 이를 위해서는 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 신물질에 대한 연구가 필요하며, 그 중에서도 반도체 기술을 이용한 박막형 태양전지는 기존의 실리콘 태양 전지가 가지고 있는 고비용이라는 문제점을 극복할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 박막형 태양전지의 박막 재료로는 CIGS, CdTe 등이 연구되어지고 있지만, 아직까지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 에너지변환효율이 낮은 이유로 인해 실용화가 많이 이루어지지 못하고 있는 것이 사실이다. 이러한 박막형 태양전지의 재료들 중에서도 CdTe는 이종접합 박막형 태양전지에 흡광층으로 사용되는 것으로 상온에서 1.45eV 정도의 밴드갭(band gap) 에너지를 갖는 II-VI족 화합물반도체로써 태양광 스펙트럼과 잘 맞는 이상적인 밴드랩 에너지와 높은 광흡수도 때문에 박막형 태양전지로 가장 주목을 받고 있다. CdTe 박막의 제조 방법으로는 진공증착법(vacuum evaporation), 전착법(electrodeposition), 스퍼터링법(sputtering) 등이 있지만 본 연구에서는 스퍼터링법을 이용하여 박막을 증착하였다. 이상과 같이 증착된 CdTe 박막을 화학적기계적연마(CMP, chemical mechanical polishing) 공정을 적용시킴으로써, 태양전지의 에너지변환효율에 직접적인 영향을 끼칠 수 있는 CdTe 박막의 물리적, 전기적 특성들의 변화를 연구하기 위한 선행 연구를 진행하였다. 특히 본 연구에서는 CdTe 박막의 화학적 기계적 연마 특성을 분석하여 정규화를 통한 모델링을 수행하였다. 또한 화학적기계적연마 공정 전과 후의 표면 특성을 관찰하기 위해 SEM(scanning electron microscopy)과 AFM(atomic forced microscope)를 이용하였으며, 구조적 특성 관찰을 XRD(X-ray diffraction)를 사용하여 실험을 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.484-484
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• 2013

기존 진단용 Digital X-ray Detector이 직접방식에서는 a-Se (Amorphous Selenium)이 대중화되었지만 고전압을 인가하여야한다는 점과 그로 인한 물질 자체의 Life time 감소 등 여러 단점들 때문에 기타 후보물질들로 HgI2, PbI2, PbO, CdTe, CdZnTe가 연구 되고 있다. 이러한 후보 물질들 중 본 연구에서는 PVD (Physical Vapor Deposition)방식을 이용하여 Polycrystalline CdTe 박막을 제작하고 특성 향상을 위해 유전물질을 Passive layer와 Protect layer로써 증착하였다. 또한 유전체층의 위치에 따른 특성 분석을 위해 제작된 박막은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), XRD (X-ray Diffraction)을 통해 구조적인 특성을 확인하였다. 그리고 입사되는 X-ray 선량에 의해 생성되는 전기적 특성을 분석하였다, 그 결과 박막의 Grain Size는 약 $5{\mu}M$이며 (111)방향의 주 peak를 띄는 Poly CdTe형태로 증착된 것을 확인하였다. 전기적인 신호 결과 Passive layer와 Protect layer를 증착한 박막 모두 Darkcurrent가 감소된 것을 확인하였다. 또한 Sensitivity 측정 결과 Passive layer를 삽입한 경우 신호 값이 감소하였으며 Protect layer를 삽입한 경우 신호 값의 변화가 일어나지 않았다. 그러므로 Protect layer를 등착한 박막의 경우 SNR이 현저히 높아지는 결과를 낳았다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제10권9호
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• pp.930-937
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• 1997

Polycrystalline CdTe thin films have been studied for photovoltaic application because of their high absorption coefficient and optimal band energy(1.45 eV) for solar energy conversion. In this study CdTe thin films were deposited on CdS(chemical bath deposition)/ITO(indium tin oxide) substrate by rf-magnetron sputtering under various conditions. Structural optical and electrical properties are investigated with XRD UV-Visible spectrophotometer SEM and solar simulator respectively. The fabricated CdTe/CdS solar cell exhibited open circuit voltage( $V_{oc}$ ) of 610 mV short circuit current density( $J_{sc}$ ) of 17.2 mA/c $m^2$and conversion efficiency of about 5% at optimal sputtering conditions.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권1호
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• pp.126-131
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• 1999

Hot-wall epitaxy법으로 $Cd_{1-x}Mn_xTe$박막을 GaAs (100) 기판위에 성장시켰다. XRD 측정으로부터 CdTe/GaAs(100) 박막은 기판과 같은 (100)면의 단결정 박막으로, $Cd_{1-x}Mn_xTe$박막은 Mn의 조성비 x가 증가함에따라 다결정 박막으로 성장되었으며, 박막의 격자상수는 x의 증가에 따라 덩어리 결정의 경우와 비슷한 기울기로 감소함을 확인하였다. x의 변화에 대한 $Cd_{1-x}Mn_xTe$ 박막의 PL 측정으로부터 받개와 퍼텐셜 요동에 의하여 포획된 엑시톤의 재결합 피크인 $L_1$과 $L_2$를 관측하였으며, $L_1$피크는 x=0.09 시료에서만 관측되었고 x값이 증가하면 사라졌다. x $\ge$0.2의 경우에는 $L_2$피크가 강하게 나타나고 x$\ge$ 0.4에서는 $Mn^{2+}$이온의 intra 천이에 의한 2.0eV 근처의 피크가 강하게 나타났다. x>0.4에서 $Mn^{2+}$이온에 의한 2.0eV 피크는 pinning이 일어나 변화가 거의 없이 일정하였다.

• 전기학회논문지
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• 제58권6호
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• pp.1146-1150
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• 2009

Cadmium telluride (CdTe) is one of the most attractive photovoltaic materials due to its low cost, high efficiency and stable performance in physical, optical and electronic properties. Few researches on the influences of uniform surface on the photovoltaic characteristics in large-area CdTe solar cell were not reported. As the preceding study of the effects of thickness-uniformity on the photovoltaic characteristics for the large-area CdTe thin film solar cell, chemical mechanical polishing (CMP) process was investigated for an enhancement of thickness-uniformity. Removal rate of CdTe thin film was 3160 nm/min of the maximum value at the 200 $gf/cm^2$ of down force (pressure) and 60 rpm of table speed (velocity). The removal rate of CdTe thin film was more affected by the down force than the table speed which is the two main factors directly influencing on the removal rate in CMP process. RMS roughness and peak-to-valley roughness of CdTe thin film after CMP process were improved to 96.68% and 85.55%, respectively. The optimum process condition was estimated by 100 $gf/cm^2$ of down force and 60 rpm of table speed with the consideration of good removal uniformity about 5.0% as well as excellent surface roughness for the large-area CdTe solar cell.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.432-432
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• 2013

현대에 이르러 직접방식 엑스선 검출기에서는 기존의 a-Se을 주로 이용하였지만, 고전압 인가에 따른 회로 손상과 짧은 수명, 그리고 누설전류에 따른 안전의 문제 등으로 낮은 에너지 밴드갭과 높은 흡수효율, 비저항 등에 의거한 다양한 대체 물질에 대한 연구가 활발하게 이루어져가고 있다. 본 논문에서는 직접방식 엑스선 검출물질로 전기이동도와 흡수효율이 뛰어나고, 밴드갭이 낮아 태양전지분야 뿐만 아니라 최근 엑스선 검출물질로 각광받고 있는 CdTe를 선정하였다. 연구의 목적은 PVD (Physical Vapor Deposition)방식의 CdTe 검출 물질의 제작과정에서 CdTe가 기화되어 하부전극 기판에 증착될 시, 하부전극 기판 온도에 따른 CdTe의 박막형성과 전기적 측정을 실시하여 그에 따른 최적의 증착조건을 선정하는 것이다. 하부전극 기판으로는 Au/glass를 사용하였으며 증착 시, $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$로 나누어 특성을 평가하였다. 시료는 파우더형태의 다결정CdTe를 120 g를 사용하여 증착완료 시, 약 $100{\mu}m$의 박막두께를 구현하였다. PVD증착의 조건으로는 Mo재질의 보트를 사용하였으며, 증착 시 진공도는 $5{\times}10^{-6}$ Torr, 보트온도는 약 $350^{\circ}C$ 소요시간은 5시간이었다. 증착이 완료된 CdTe의 표면구조와 전기적 특성평가를 위해 SEM촬영을 실시하였고, 전기적 특성 평가를 위해 CdTe표면에 Au를 PVD방식으로 증착하였다. 실험 결과 SEM촬영을 이용한 표면특성에서는 하부전극 기판의 온도가 높아질수록 표면 결정입자가 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 전기적 특성에서도 하부전극 기판의 온도가 증가할수록 RQA-5 조건의 70 kVp, 100 mA, 0.03 sec 엑스선에 대한 우수한 민감도와 암전류 값을 확인하였다. 이러한 결과는 증착과정에서 온도에 따른 다결정 CdTe의 표면결정 크기 증가는 동일한 면적에서 표면결정 수의 감소를 뜻한다. 이는 결정간의 경계에서 트랩 되어지는 전자가 감소하고, 전자의 이동도 또한 높은 효율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통하여 CdTe기반의 직접방식 엑스선 검출기 제작과정에서 증착 시 하부전극기판 온도가 증가할수록 결정의 크기가 증가하여 최적의 전기적 특성을 나타냄을 검증할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.117-117
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• 2011

유기물과 무기물이 결합한 나노 복합체를 사용하여 제작한 비휘발성 메모리 소자는 공정이 간단하고 저렴할 뿐만 아니라 휘어짐이 가능하다는 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 코어-쉘 나노 입자를 포함한 고분자 박막으로 제작한 비휘발성 메모리 소자에서 쉘의 종류와 유무에 따른 메모리 윈도우와 기억시간에 미치는 영향에 대한 연구는 아주 적다. 본 연구에서는 CdTe-CdSe 코어-쉘 나노 입자 및 CdTe 나노 입자가 Poly(9-vinylcarbazol) (PVK) 박막에 분산되어 있는 나노복합체를 기억 매체로 사용하는 비휘발성 메모리 소자들을 제작하여 쉘의 유무에 따른 메모리 윈도우와 기억시간의 변화를 관찰하였다. 소자를 제작하기 위해 두 가지의 나노 입자를 각각 PVK와 함께 톨루엔에 용해시킨 후에 초음파 교반기를 사용하여 나노입자가 PVK가 고르게 섞인 두 가지의 나노복합체를 형성하였다. 두 가지 용액을 p-Si 기판위에 스핀 코팅 방법으로 도포한 후, 열을 가해 용매를 제거하여 CdTe-CdSe 나노 입자가 PVK에 분산되어 있는 나노복합체 박막과 CdTe 나노 입자가 PVK에 분산되어 있는 나노복합체 박막을 각각 형성하였다. 나노 입자가 분산된 각각의 나노복합체 박막 위에 Al을 게이트 전극으로서 열증착하여 소자를 완성하였다. 제작된 두 소자의 정전용량-전압 (C-V) 측정을 하여 CdSe의 유무에 따른 메모리 소자에 대한 C-V 곡선의 다른 평탄 전압 이동을 관찰 하였다. 정전용량-시간 측정을 하여 CdSe 쉘의 유무에 따라 포획된 전하를 유지하는 능력에 차이가 있는 것을 관찰하였다. 측정 결과 모두 CdSe 쉘이 존재하는 메모리 소자에서 우수한 메모리 윈도우와 기억시간 특성이 나타났다. 에너지 대역도를 사용하여 소자의 전하 수송 메커니즘과 CdSe 쉘의 존재에 의해 소자의 메모리 윈도우와 기억시간 특성이 향상되는 원인을 설명 할 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제15권4호
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• pp.157-161
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• 2005

Hot-wall epitaxy 법으로 GaAs 기판 위에 성장시킨 CdTe 박막을 실온에서 포톤에너지 1.5${\~}$5.5 eV 영역에서 타원 분광기로 복소 유전함수를 구하였다. 타원분광기의 스펙트럼에서는 $E_l,\;E_1+{\Delta}_1$, $E_2$의 임계점이 관찰되었으며 이들 에너지는 CdTe 박막의 두께가 증가함에 따라 감소하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권5호
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• pp.383-393
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• 1998

고효율 박막형 태양전지 제조를 위해 근접승화법에 의한 CdTe박막의 성장을 연구하였다. 내부압력의 변화, 기판과 소스 사이의 거리, 기판과 소스의 온도 등의 변수가 성장속도와 미세구조에 미치는 영향을 관찰했다. 내부압력의 변화에 따라 성장과정이 diffusion limited transport와 sublimation limited transport로 나뉘어지며, 이 두가지 성장방식의 분기점은 기체분자의 평균자유행정거리에 의해 결정되었다. 소스의 형태에 따라서 박막의 성장속도와 미세구조는 큰 차이를 보였으며, 실험을 통해 이러한 차이가 증발표면의 온도강하에 의한 현상임을 규명하였다. 기판과 소스사이의 간격에 따른 성장속도를 해석하기 위해 일방향열해석을 통해 기판과 소스표면의 온도를 계산하였다. X선 회절분석과 표면형상의 관찰을 통해 성장속도가 박막의 미세구조에 영향을 줌을 알았다. 기판의 온도가 증가하면서 박막성장시 (111)로의 우선성장방위가 관찰되었지만 고온이 되면서 다시 random orientation의 경향을 나타냈다.