• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.388-388
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• 2016

Chemical mist deposition (CMD) of poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) was investigated with cavitation frequency f, solvent, flow rate of nitrogen, substrate temperature $T_s$, and substrate dc bias $V_s$ as variables for efficient PEDOT:PSS/crystalline (c-)Si heterojunction solar cells (Fig. 1). The high-speed camera and differential mobility analysis characterizations revealed that average size and flux of PEDOT:PSS mist depend on f, solvent, and $V_s$. The size distribution of mist particles including EG/DI water cosolvent is also shown at three different $V_s$ of 0, 1.5, and 5 kV for a f of 3 MHz (Fig. 2). The size distribution of EG/DI water mist without PEDOT:PSS is also shown at the bottom. A peak maximum shifted from 300-350 to 20-30 nm with a narrow band width of ~150 nm for PEDOT:PSS solution, whose maximum number density increased significantly up to 8000/cc with increasing $V_s$. On the other hand, for EG/water cosolvent mist alone, the peak maximum was observed at a 72.3 nm with a number density of ~700/cc and a band width of ~160 nm and it decreased markedly with increasing $V_s$. These findings were not observed for PEDOT:PSS/EG/DI water mist. In addition, the Mie scattering image of PEDOT:PSS mist under white bias light was not observed at $V_s$ above 5 kV, because the average size of mist became smaller. These results imply that most of solvent is solvated in PEDOT:PSS molecule and/or solvent is vaporized. Thus, higher f and $V_s$ generate preferentially fine mist particle with a narrower band width. Film deposition occurred when $V_s$ was impressed on positive to a c-Si substrate at a Ts of $30-40^{\circ}C$, whereas no deposition of films occurred on negative, implying that negatively charged mist mainly provide the film deposition. The uniform deposition of PEDOT:PSS films occurred on textured c-Si(100) substrate by adjusting $T_s$ and $V_s$. The adhesion of CMD PEDOT:PSS to c-Si enhanced by $V_s$ conspicuously compared to that of spin-coated film. The CMD PEDOT:PSS/c-Si solar cell devices on textured c-Si(100) exhibited a ${\eta}$ of 11.0% with the better uniformity of the solar cell parameters. Furthermore, ${\eta}$ increased to 12.5% with a $J_{sc}$ of $35.6mA/cm^2$, a $V_{oc}$ of 0.53 V, and a FF of 0.67 with an antireflection (AR) coating layer of 20-nm-thick CMD molybdenum oxide $MoO_x$ (n= 2.1) using negatively charged mist of 0.1 wt% 12 Molybdo (VI) phosphoric acid n-Hydrate) $H_3(PMo_{12}O_40){\cdot}nH_2O$ in methanol. CMD. These findings suggest that the CMD with negatively charged mist has a great potential for the uniform deposition of organic and inorganic on textured c-Si substrate by adjusting $T_s$ and $V_s$.

• 한국진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.16-22
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• 2008

[ $O_2/SF_6$ ], $O_2/N_2$ 그리고 $O_2/CH_4$의 혼합 가스를 이용하여 폴리카보네이트의 플라즈마 식각을 연구하였다. 플라즈마 식각 장비는 축전 결합형 플라즈마 시스템을 사용하였다. 폴리카보네이트 식각은 감광제 도포 후에 UV 조사의 포토리소그래피 방법으로 마스크를 제작하여 실험하였다. 본 식각 실험에서는 $O_2$와 다른 기체와의 혼합비와 RIE 척 파워 증가에 따른 폴리카보네이트의 식각 특성 연구를 중심으로 하였다. 특히 건식 식각 시에 사용한 공정 압력은 100 mTorr로 유지하였으며 공정 압력은 기계적 펌프만을 사용하여 유지하였다. 식각 실험 후에 표면 단차 측정기, 원자력간 현미경 그리고 전자 현미경 등을 이용하여 식각한 샘플을 분석 하였다. 실험 결과에 의하면 폴리카보네이트 식각에서 $O_2/SF_6$의 혼합 가스를 사용하면 순수한 $O_2$나 $SF_6$를 사용한 것보다 각각 약 140 % 와 280 % 정도의 높은 식각 속도를 얻을 수 있었다. 즉, 100 W RIE 척 파워와 100 mTorr 공정 압력을 유지하면서 20 sccm $O_2$의 플라즈마 식각에서는 약 $0.4{\mu}m$/min, 20 sccm의 $SF_6$를 사용하였을 때에는 약 $0.2{\mu}$/min의 식각 속도를 얻었다. 그러나 60 %의 $O_2$와 40 %의 $SF_6$로 혼합된 플라즈마 분위기에서는 20 sccm의 순수한 $O_2$에 비해 상대적으로 낮은 -DC 바이어스가 인가되었음에도 식각 속도가 약 $0.56{\mu}m$/min으로 증가하였다. 그러나 $SF_6$ 양의 추가적인 증가는 폴리카보네이트의 식각 속도를 감소시켰다. $O_2/N_2$와 $O_2/CH_4$의 플라즈마 식각에서는 $N_2$와 $CH_4$의 양이 각각 증가함에 따라 식각 속도가 감소하였다. 즉, $O_2$에 $N_2$와 $CH_4$의 혼합은 폴리카보네이트의 식각 속도를 저하시켰다. 식각된 폴리카보네이트의 표면 거칠기 절대값은 식각 전에 비해 $2{\sim}3$ 배정도 증가하였지만 전자현미경으로 표면을 관찰 하였을 때에는 식각 실험 후의 폴리카보네이트의 표면이 깨끗한 것을 확인할 수 있었다. RIE 척 파워의 증가는 -DC 바이어스와 폴리카보네이트의 식각 속도를 거의 선형적으로 증가시켰으며 이 때 폴리카보네이트의 감광제에 대한 식각 선택비는 약 1:1 정도였다. 본 연구의 의미는 기계적 펌핑 시스템만을 사용한 간단한 플라즈마 식각 시스템으로도 $O_2/SF_6$의 혼합 가스를 사용하면 폴리카보네이트의 미세 구조를 만드는데 사용이 가능하며 $O_2/N_2$와 $O_2/CH_4$의 결과에 비해 상대적으로 우수한 식각 조건을 얻을 수 있었다는 것이다. 이 결과는 다른 폴리머 소재 미세 가공에도 응용이 가능하여 앞으로 많이 사용될 수 있을 것으로 예상한다.