• 제목/요약/키워드: Ga)Se_2$

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전이금속 불순물(W)에 의한 GaSe의 전자구조 및 자성 변화

  • 박은원
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제6회(2017년)
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    • pp.433-436
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    • 2017
  • SIESTA를 이용하여 GaSe 단일층에서 금속 원자(Ga)를 전이금속 원자(W)로 치환하였을 때($W_{Ga}$)의 구조 deformation, 에너지 안정성, 전자구조와 자성을 확인하였다. 그 결과, 구조가 바뀌면서 평면에 수직한 방향으로 구조 변형이 나타났고, $W_{Ga}$에서 W의 NN는 Se이 되었다. Clean surface만큼 $W_{Ga}$도 안정된 구조임을 알 수 있었다. $W_{Ga}$에서 W에 의한 defect states가 up, down 6개씩 split되어 나타났으며, ${\Gamma}$ point에서 degenerated 경향을 보였다. 또한 W에 의한 magnetic moment는 $1{\mu}_B$인 것을 확인하였다. Defect states는 degenerated $d_{yz}$, $d_{zx}$ orbital character, degenerated $d_{xy}$, $dx^2-y^2$ orbital character, defect states는 $d_z{^2}$ orbital character을 띠는 것으로 나뉘었고, 이에 따라 에너지가 함께 높아졌다.

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Performance Improvement by Controlling Se/metal Ratio and Na2S Post Deposition Treatment in Cu(In,Ga)3Se5 Thin-Film Solar cell

  • Cui, Hui-Ling;Kim, Seung Tae;Chalapathy, R.B.V.;Kim, Ji Hye;Ahn, Byung Tae
    • Current Photovoltaic Research
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    • 제7권4호
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    • pp.103-110
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    • 2019
  • Cu(In,Ga)3Se5 (β-CIGS) has a band gap of 1.35 eV, which is an optimum value for high solar-energy conversion efficiency. The effects of Cu and Ga content on the cell performance were investigated previously. However, the effect of Se content on the cell performance is not well understood yet. In this work, β-CIGS films were fabricated by three-stage co-evaporation of elemental sources with various Se fluxes at the third stage instead of at all stages. The average composition of five samples was Cu1.05(In0.59,Ga0.41)3Sey, where the stoichiometric y value is 5.03 and the stoichiometric Se/metal (Se/M) ratio is 1.24. We varied the Se/metal ratio in a range from 1.18 to 1.28. We found that the best efficiency was achieved when the Se/M ratio was 1.24, which is exactly the stoichiometric value where the CIGS grains on the CIGS surface were tightly connected and faceted. With the optimum Se/M ratio, we were able to enhance the cell efficiency of a β-CIGS solar cell from 9.6% to 12.0% by employing a Na2S post deposition treatment. Our results indicate that Na2S post deposition treatment is very effective to enhance the cell efficiency to a level on par with that in α-CIGS cell.

Preparation of a Dense Cu(In,Ga)Se2 Film From (In,Se)/(Cu,Ga) Stacked Precursor for CIGS Solar Cells

  • Mun, Seon Hong;Chalapathy, R.B.V.;Ahn, Jin Hyung;Park, Jung Woo;Kim, Ki Hwan;Yun, Jae Ho;Ahn, Byung Tae
    • Current Photovoltaic Research
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    • 제7권1호
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    • pp.1-8
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    • 2019
  • The $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) thin film obtained by two-step process (metal deposition and Se annealing) has a rough surface morphology and many voids at the CIGS/Mo interface. To solve the problem a precursor that contains Se was employer by depositing a (In,Se)/(Cu,Ga) stacked layer. We devised a two-step annealing (vacuum pre-annealing and Se annealing) for the precursor because direct annealing of the precursor in Se environment resulted in the small grains with unwanted demarcation between stacked layers. After vacuum pre-annealing up to $500^{\circ}C$ the CIGS film consisted of CIGS phase and secondary phases including $In_4Se_3$, InSe, and $Cu_9(In,Ga)_4$. The secondary phases were completely converted to CIGS phase by a subsequent Se annealing. A void-free CIGS/Mo interface was obtained by the two-step annealing process. Especially, the CIGS film prepared by vacuum annealing $450^{\circ}C$ and subsequent Se annealing $550^{\circ}C$ showed a densely-packed grains with smooth surface, well-aligned bamboo grains on the top of the film, little voids in the film, and also little voids at the CIGS/Mo interface. The smooth surface enhanced the cell performance due to the increase of shunt resistance.

PN 접합면의 증착조건에 따른 $Cu(In,\;Ga)Se_2$ 박막 태양전지 특성 (Characteristics of $Cu(In,\;Ga)Se_2$ Thin Film So1ar Cells with Deposition Conditions of PN Junction Interface)

  • 김석기;이정철;강기환;윤경훈;박이준;송진수;한상옥
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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    • pp.331-334
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    • 2003
  • Photovoltaics is considered as one of the most promising new energy technology, because its energy source is omni present, pollution-free and inexhaustive. It is agreed that these solar cells must be thin film type because thin film process is cost-efficive in the fact that it uses much less raw materials and can be continuous. The defect chalcopyrite material $CuIn_3Se_5$ has been identified as playing an essential role in efficient photovoltaic action in $CuInSe_2$-based devicesm It has been reported to be of n-type conductivity, forming a p-n junction with its p-type counterpart $CuInSe_2$. Because the most efficient cells consist of the $Cu(In,Ga)Se_2$ quarternary, knowledge of some physical properties of the Ga-containing defect chalcopyrite $Cu(In,Ga)_3Se_5$ may help us better understand the junction phenomena in such devices.

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$AgGa_{1-x}In_{x}Se_{2}$ 박막의 광학적 특성 (Optical Properties of $AgGa_{1-x}In_{x}Se_{2}$ Thin Films)

  • 김형곤;김화택
    • 대한전자공학회논문지
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    • 제23권5호
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    • pp.706-711
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    • 1986
  • The AgGa1-xInxSe2 films are deposited by a flash evaporation method onto pyrex glass substrates at temperatures between 5\ulcorner and 360\ulcorner. The single crystalline films which have X-ray diffraction peak of only (112) plane are preared at substrate temperature above 360\ulcorner. The prepared AgGa 1-xInxSe2 films are high photosensitive. The temperature coefficients of energy gap are found to be (-1.2~-4.0)x10**4 eV/K and (-3.1~-5.2)x10**-4 eV/K, and that of peak energy of spectral photoresponse curve are found to be (-1.1 ~ -3.0)x10**-4 eV/K(50K~100K) and (-2.4~-5.1)x10**-4 eV/K(100K~300K).

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Hot Wall Epitaxy (HWE)에 의한 $CdGa_2Se_4$ 박막 성장과 광학적 특성 (Growth and Optical Properties for $CdGa_2Se_4$ epilayer by Hot Wall Epitaxy)

  • 홍명석;홍광준
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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    • pp.125-126
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    • 2006
  • The stochiometric mix of evaporating materials for the $CdGa_2Se_4$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnace. To obtain the single crystal thin films. $CdGa_2Se_4$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were $630^{\circ}C$ and $420^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of $CdGa_2Se_4$ single crystal thin films measured from Hall effect by van der Pauw method are $8.27{\times}10^{17}cm^{-3}$. $345cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. From the photoluminescence measurement on $CdGa_2Se_4$ single crystal thin film, we observed free excition ($E_x$) existing only high quality crystal and neutral bound exiciton ($D^{\circ},X$) having very strong peak intensity. Then. the full-width-at -half-maximum(FWHM) and binding energy of neutral donor bound excition were 8 meV and 13.7 meV, respectivity. By Haynes rule. an activation energy of impurity was 137 meV.

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Hot Wall Epitaxy(HWE)에 의한 $ZnGa_2Se_4$단결정 박막 성장과 특성에 관한 연구 (Growth and Characterization of $ZnGa_2Se_4$ Single Crystal Thin Films by Hot Wall Epitaxy)

  • 장차익;홍광준;정준우;백형원;정경아;방진주;박창선
    • 한국결정학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.127-136
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    • 2001
  • ZnGa₂Se₄단결정 박막은 수평 전기로에서 함성한 ZnGa₂Se₄다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판(반절연성-GaAs(100))의 온도를 각각 610℃, 450℃로 고정하여 단결정 박막을 성장하였다. 10 K에서 측정한 광발광 exciton 스펙트럼과 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반치폭(FWHM)을 분석하여 단결정 박막의 최적 성장 조건을 얻었다. Hall효과는 van der Pauw방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293 K에서 각각 9.63×10/sup 17/㎤, 296 ㎠/V·s였다. 광전류 봉우리의 10 K에서 단파장대의 가전자대 갈라짐(splitting)에의해서 측정된 Δcr (crystal field splitting)은 183.2meV, △so (spin orbit splitting)는 251.9meV였다. 10K의 광발광 측정으로부터 고품질의 결정에서 볼 수 있는 free exciton 과 매우 강한 세기의 중성 받개 bound exciton등의 피크가 관찰되었다. 이때 중성 받개 bound exciton등의 피크가 관찰되었다. 이때 중성 반개 bound excition의 반치폭과 결합에너지는 각각 11meV와 24.4meV였다. 또한 Hanes rule에 의해 구한 불순물의 활성화 에너지는 122meV였다.

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광전도체 $ZnGa_2Se_4$ 박막의 전기적 특성

  • 홍광준
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.381-381
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    • 2010
  • From the photocurrent spectrum by illumination of perpendicular light on the c-axis of the ZnGa2Se4singlecrystalthinfilm, wehavefoundthatthevaluesofspinorbitsplitting$\Delta$soandthecrystalfieldsplitting$\Delta$crwere251. 9meVand 183.2me Vat 10K, respectively. FromthephotolwninescencemeasurementontheZnGa2Se4singlecrystalthinfilm,weobservedfreeexcition(EX)existingonlyhighqualitycrystalandneutralboundexiciton(A0,X)havingverystrongpeakintensity.Then,thefull-width-at-half-maximum(FWHM)andbindingenergyofueutralacceptorboundexcitionwerel1meVand24.4meV,respectivity.ByHaynesrule,an activation energy of impurity was 122 meV.

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CIGS 박막의 전착에 관한 연구 (Electrodeposition of Cu(InxGa(1-x))Se2 Thin Film)

  • 이상민;김영호;오미경;홍석인;고항주;이치우
    • 전기화학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.89-95
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    • 2010
  • Cu(In, Ga)$Se_2$ (CIGS) 박막은 다원화합물이기 때문에 제조공정이 매우 까다롭다. 진공장치를 사용하는 제조 방법으로 동시증착법, 스퍼터링법 +셀렌화가 있고, 비진공 제조 방법으로 전기화학적인 전착법이 있다. 각 방법에 있어서도 출발 물질의 종류에 따라 다양한 제조 방법이 동원 될 수 있다. 진공증착에 의한 방법은 고품질의 박막을 얻는데 사용 되고 있으나 고가의 진공장비가 사용되므로 대면적화에 따른 제조비용 측면에서 문제가 있다. 이에 비하여, 전착법은 간단하면서도 저가로 대면적화를 이룰 수 있다는 장점 때문에, 많은 관심이 기울여지고 있다. 본 연구에서는 Mo/Glass전극위에 Ga/(In + Ga) = 0.3의 성분비를 만족시키는 CIGS 박막을 전기화학적으로 제조하기 위하여, $Cu^{2+}$, $In^{3+}$, $Ga^{3+}$, $Se^{4+}$ 4성분을 모두 포함하는 전해질 수용액 내에서, 4성분의 이온들이 동시에 환원되는 전위를 조절하여 CIGS 박막을 전착 하였다. SEM을 이용하여 얻어진 CIGS 박막의 전착된 시료의 표면을 관찰하였고, EDS로 그 조성을 분석하였다. 또한, XRD를 이용하여 전착시료의 열처리 전후의 결정성변화를 조사하였다.

$Mn_xCd{1-x}Ga_2Se_4(0 {\leq}X {\leq}1)$ 반자성 반도체의 결정성장과 구조특성 연구 (Crystal Growth and Structural Properties of$Mn_xCd{1-x}Ga_2Se_4(0 {\leq}X {\leq}1)$ Semimagnetic Semiconductors)

  • 신동호;정해문;김창대;김화택
    • 한국진공학회지
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    • 제1권3호
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    • pp.346-352
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    • 1992
  • 반자성 반도체인 MnxCd1-xGa2Se4의 단결정을 조성비 ( $0leq$ $X \leq$ 1) 영역에서 TVTP(time-varying temperature profile)에 의한 화학수송법으로 성장하였다. 성장된 단결정 은 자연면을 갖은 경면으로 성장되었으며, X = 1.0 경우인 단결정의 크기는 12 $\times$ 6 $\times$ 1.5mm3이었다. MnxCd1-xGa2Se4의 결정구조는 defect chalcopyrite 구조이었으며, 조성비 X 가 증가함에 따라 격자상수 a는 선형적으로 감소하고, 격자상수 c는 증가하였다. 또한 distortion factor 2-(c/a)는 감소하였다.

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