• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.109-109
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• 1998

최근 들어 MOCVD 법으로 성장시킨 GaN, InGaN, AIGaN를 이용한 광소자 ( (LED, LD)와 전자소자(FET, MODFET)에 대한 관심이 고조되면서, MOCVD 법 을 이용한 GaN 중심의 질화물 반도체 성장에 관심이 집중되고 있다. 금번 실험에 사용된 MOCVD 장비는 수직형 MOCVD 장비이다. 특히, wafer c carner를 1$\alpha$)() rpm이상의 고속으로 회전시킬 수 있는 장치로서 원료 가스의 반웅 기 내에서의 흐름을 균일하게 하여 uniformity가 높은 질화물 반도체를 성장시킬 수 있다 .. GaN 에피충은 c-plane 사파이어를 기판으로 하여 11 00 "C 이상의 고온 에서 수소를 이용하여 기판을 cleaning하고, 500 "C 부근에서 핵생성충올 성장시 킨 후 1050 "C에서 trimethylgallium(TMGa)과 NI-h를 이용하여 성장시켰다. n n -GaN를 성장시키기 위해서는 SiH4을 사용하였으며, InGaN의 경우는 t trimethylindium(TMIn)을 In원 료 가스로 하여 635 - 725 "C 범 위 에 서 성 장시 켰 다. 성 장된 undoped GaN, n-GaN, InGaN는 X -ray di잔raction(XRD), H떠l m measurement, Photoluminescence(PU동올 이용하여 결정성과 전기적 및 광학적 특성올 고찰하였다 .. 2ttm 두께로 성장된 undoped G값V박막의 경우 Hall 측정결과 6 6 X lOI6/e며 정도의 낮은 도핑 농도를 보였으며, V!lII ratio(2500 - 5000)증가에 따라 결정성이 향상됨을 GaN (102)면의 X -ray e -rocking분석올 통하여 확인하 였다 .. n-GaN의 경우 SiH4양올 3 - 13 sccm으로 증가시킴에 따라 n -type 도명농 도가 선형적으로 증가하였고, 1017/c며 범위 내로 도평이 된 경우 상온에서 300 e마 N Ns 이상의 high mobility를 얻올 수 있었다 .. PL 관측 결과로부터 Si 도핑으로 인 하여 GaN bandedge emission이 강화됨을 알 수 있었다 .. InGaN 박막의 경우 성 장온도를 낮춤에 따라서 m의 양을 증가시킬 수 있었다. 또한 유량비(TMIn I T TMGa)가 1에 가까운 경 우에서도 온도를 635 "C 정도로 낮훈 경우 410 nm정도에 서 PL bandedge peak올 얻을 수 있었으며, 이 때의 반치폭은 50 meV정도의 낮 은 값을 보였다. 반치폭은 50 meV정도의 낮 은 값을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.104-104
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• 2010

현재 디스플레이 시장은 급변하게 변화하고 있다. 특히, 비정질 실리콘의 경우 디스플레이의 채널층으로 주로 상용화되어 왔다. 비정질 실리콘 기반의 박막 트랜지스터는 제작의 경제성 및 균일성을 가지고 있어서 널리 상용화되고 있다. 하지만 비정질 실리콘의 경우 낮은 전자 이동도(< $1\;cm^2/Vs$)로 인하여 디스플레이의 대면적화에 부적합하며, 광학적으로 불투명한 특성을 갖기 때문에 차세대 디스플레이의 응용에 불리한 점이 있다. 이런 문제점의 대안으로 현재 국내외 여러 연구 그룹에서 산화물 기반의 반도체를 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용하려는 연구가 진행중이다. 산화물 기반의 반도체는 밴드갭이 넓어서 광학적으로 투명하고, 상온에서 증착이 가능하며, 비정질 실리콘에 비해 월등히 우수한 이동도를 가짐으로 디스플레이의 대면적화에 유리하다. 특히 Zinc Oxide, Tin Oxide, Titanum Oxide등의 산화물이 연구되고 있으며, indium이나 aluminum등을 첨가하여 전기적인 특성을 향상시키려는 노력을 보이고 있다. Tin oxide의 경우 천연적으로 풍부한 자원이며, 낮은 가격이 큰 이점으로 작용을 한다. 또한, $SnO_2$의 경우 ITO나 ZnO 열적으로 화학적 과정에서 더 안정하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 $SnO_2$ 기반의 박막 트랜지스터를 DC magnetron sputtering를 이용하여 상온에서 제작을 하였다. 일반적으로, $SnO_2$의 경우 증착 과정에서 산소 분압 조절과 oxygen vacancy 조절를 통하여 박막의 전도성을 조절할 수 있다. 이렇게 제작된 $SnO_2$의 박막을 High-resolution X-ray diffractometer, photoluminescence spectra, Hall effect measurement를 이용하여 전기적 및 광학적 특성을 알 수 있다. 그리고 후열처리 통하여 박막의 전기적 특성 변화를 확인하였다. gate insulator의 처리를 통하여 thin film의 interface의 trap density를 감소시킴으로써 소자의 성능 향상을 시도하였다. 그리고 semiconductor analyzer로 소자의 출력 특성 및 전이 특성을 평가하였다. 그리고 Temperature, Bias Temperature stability, 경시변화 등의 다양한 조건에서의 안정성을 평가하여 안정성이 확보된다면 비정질 실리콘을 대체할 유력한 후보 중의 하나가 될 것이라고 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.53.1-53.1
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• 2011

현재 태양전지시장에서 비중이 많은 실리콘 태양전지는 높은 효율에 비해 제조 단가가 비싸다는 단점을 가지고 있다. 이에 비해 칼코파라이트 구조의 $CuInSe_2$ (CIS)계 화합물은 직접 천이형 반도체로서 높은 광흡수 계수($1{\times}105cm-{\acute{e}1$)와 밴드갭 조절의 용이성 및 열적 안정성 등으로 인해 고효율 박막 태양전지용 광흡수층 재료로 많은 관심을 끌고 있다. CIS 계 물질에 속하는 Cu(InGa)$Se_2$ (CIGS) 태양전지의 경우 양산화에 sputtering방식사용하고 Showa Shell에서는 대면적 CIGS 모듈 효율 13.4%를 달성한 바 있다. 현재 CIGS는 열처리하는 방법으로 selenization 공정을 사용하는데 이 공정은 유독한 $H_2Se$ gas를 이용해야 한다는 점과 긴 시간 동안 열처리를 해야 하는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위해 본 연구에서는 전자빔을 사용하여 후속 공정을 실시하였다. 전자빔을 사용할 경우 낮은 온도에서 precursor를 처리하며 짧은 시간에 공정이 끝난다는 장점이 있다. 본 연구에서는 sodalime glass위에 조성비(Cu 60.87% Se 38.66%)인 Cu_2Se$ target(4.002"${\times}0.123$") 을 DC sputter를 이용하여 DC power를 50W,100W를 주고 Working pressure를 20,15,10,5,3,1mtorr로 조절하여 증착하였다. 전자빔의 세기 조건을 3Kv, Rf power 200W, Ar 7sccm로 전자빔 조사 시간을 1,2,3,4,5min으로 늘려가며 최적화 실험 하였고 최적화된 조건으로 $Cu_2Se$ target에 조사 하였다. 박막의 특성평가는 전자빔 조사 전/후에 대해 XRD, SEM, XRF, Hall measurement, UV-VIS을 이용하여 분석평가를 하였다. 이 실험은 $Cu_2Se$상이 자라는 특성과 표면 상태에 따라 CIGS박막을 증착하였을 때 나타나는 효율 변화를 알아 보기위한 초기 공정 실험이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.88-88
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• 2011

ZnO는 직접 천이형 반도체로써, 상온에서 3.4eV에 해당하는 띠틈을 가지고 있다. 뿐만 아니라 60meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 가지고 있어 단파장 광전 소자 영역의 LED(Light Emitting Diode)나 LD(Laser Diode)에 널리 사용되고 있다. 하지만 일반적으로 격자틈새 Zn(Zni2+)이온이나 O 빈자리(V02+)이온과 같은 자연적인 도너 이온이 존재하여 n-형 전도성을 나타낸다. 그러므로 ZnO계 LED와 LD의 개발에 있어서 가장 중요한 연구 과제는 재현성 있고 안정된 고농도의 p-형 ZnO박막을 성장시키는 것이다. 하지만, 자기보상효과나 얕은 억셉터 준위, 억셉터의 낮은 용해도로 인하여 어려움을 가지고 있다. 본 연구에서는 고품질의 p-형 ZnO박막을 제작하기 위해 AlN를 도핑시킨 ZnO박막을 RF 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 Ar과 O2분위기에서 성장시켰다. ZnO와 AlN타겟을 동시에 사용하였으며, ZnO타겟에 걸어준 RF 파워는 80W, AlN타겟에 걸어준 RF 파워는 5~20W로 변화시켰다. 박막의 전기적, 광학적 특성은 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), REELS (Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy), XRD (X-ray Diffraction), SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry), AES (Auger Electron Spectroscopy), Hall measurement를 이용하여 연구하였다. XPS측정결과, AlN를 도핑시킨 ZnO박막의 Zn2p3/2와 O1s피크는 undoped ZnO박막의 피크보다 낮은 결합에너지에서 측정되었다. 모든 박막이 결정화 되었으며, (002)방향으로 우선적으로 성장된 것을 확인할 수 있었다. 홀 측정 결과, 기판을 $200^{\circ}C$로 가열하면서 성장시킨 박막이 p-형을 나타내었으며, 비저항(Resistivity)이 $5.51{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}m$, 캐리어 농도(Carrier Concentration)가 $1.96{\times}1018cm^{-3}$, 이동도(Mobility)가 $481cm^2$/Vs이었다. 또한 QUEELS -Simulation에 의한 광학적 특성분석 결과, 가시광선영역에서 투과율이 90%이상으로 투명전자소자로의 응용이 가능하다는 것을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.389-389
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• 2012

Molybdenum is one of the most important materials used as a back ohmic contact for $Cu(In,Ga)(Se,S)_2$ (CIGS) solar cells because it has good electrical properties as an inert and mechanically durable substrate during the absorber film growth. Sputter deposition is the common deposition process for Mo thin films. Molybdenum thin films were deposited on soda lime glass (SLG) substrates using direct-current planar magnetron sputtering technique. The outdiffusion of Na from the SLG through the Mo film to the CIGS based solar cell, also plays an important role in enhancing the device electrical properties and its performance. The structure, surface morphology and electrical characteristics of Mo thin films are generally dependent on deposition parameters such as DC power, pressure, distance between target and substrate, and deposition temperature. The aim of the present study is to show the resistivity of Mo layers, their crystallinity and morphologies, which are influenced by the substrate temperature. The thickness of Mo films is measured by Tencor-P1 profiler. The crystal structures are analyzed using X-ray diffraction (XRD: X'Pert MPD PRO / Philips). The resistivity of Mo thin films was measured by Hall effect measurement system (HMS-3000/0.55T). The surface morphology and grain shape of the films were examined by field emission scanning electron microscopy (FESEM: Hitachi S-4300). The chemical composition of the films was obtained by the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Finally the optimum substrate temperature as well as deposition conditions for Mo thin films will be developed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.357-357
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• 2012

박막트랜지스터의 전극으로 Au, Ag, Mo, ITO와 같은 물질들이 이미 많이 연구되어 왔으며, 투명 Source/Drain 전극을 활용한 물질로는 ITO에 초점이 맞춰져 왔다. 하지만 ITO의 높은 가격과 Indium의 인체 유해한 독성 때문에 ITO를 대체하는 물질에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중 Al이 도핑된 ZnO (AZO) 는 가시광 영역에서 85% 이상의 높은 투과율과 높은 전도성, 낮은 비저항으로 다양한 광전소자의 전극과 윈도우 물질로 많은 응용 가능성을 보여주고 있다. 본 실험에서는 고 품질의 박막성장이 가능하고, 박막의 두께를 세밀하게 조절할 수 있는 Pulsed Laser Deposition (PLD) 을 이용하여 온도변화에 따라 AZO 박막을 성장시키고 구조적, 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. 또한 온도변화가 AZO 박막 특성에 미치는 영향을 분석하여 Source/Drain 전극으로 사용하기 위한 조건을 최적화하였고, 실제 투명박막트랜지스터 제작을 통해 소자의 I-V Curve 와 Transfer 특성을 확인하고, Transfer Length Method 방법을 이용하여 투명박막트랜지스터의 접촉저항, 채널 비저항 등을 확인해 보았다. 소결된 타겟으로는 99.99%의 순도를 갖는 ZnO-$Al_2O_3$ (98:2 wt%) 타겟을 이용하였으며, 장비조건으로는 355 nm의 파장대역을 갖는 Nd:YAG 레이저를 사용하였고, 실험변수로는 온도범위 RT, $200^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$에서 실험을 진행하였다. AZO 박막의 구조적, 전기적 특성을 분석하기 위해 각각 X-Ray Diffraction (XRD), Hall measurement 장비를 사용하였으며, 광학적 특성을 분석하기 위한 투과도의 측정은 UV-Visible spectrophotometer 장비를 사용하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.382-382
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• 2012

CIGS thin films have received great attention as a promising material for solar cells due to their high absorption coefficient, appropriate bandgap, long-term stability, and low cost production. CIGS thin films are deposited by various methods such as co-evaporation, sputtering, spray pyrolysis and electro-deposition. The deposition technique is one of the most important processes in preparing CIGS thin film solar cells. Among these methods, co-evaporation is one of the best technique for obtaining high quality and stoichiometric CIGS films. However, co-evaporation method is known to be unsuitable for commercialization. The sputtering is known to be very effective and feasible process for mass production. In this study, CIGS thin films have prepared by rf magnetron sputtering using a $Cu(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ single quaternary target without post deposition selenization. This process has been examined by the effects of deposition parameters on the structural and compositional properties of the films. In addition, we will explore the influences of substrate temperature and additional annealing treatment after deposition on the characteristics of CIGS thin films. The thickness of CIGS films will be measured by Tencor-P1 profiler. The crystalline properties and surface morphology of the films will be analyzed using X-ray diffraction and scanning electron microscopy, respectively. The optical properties of the films will be determined by UV-Visible spectroscopy. Electrical properties of the films will be measured using van der Pauw geometry and Hall effect measurement at room temperature using indium ohmic contacts.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.105-105
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• 2011

ZnO is a promising material since it could be applied to many fields such as solar cells, laser diodes, thin films transistors and gas sensors. ZnO has a wide and direct band gap for about 3.37 eV at room temperature and a high exciton binding energy of 60 meV. In particular, ZnO features high sensitivity to toxic and combustible gas such as CO, NOX, so on. The development of gas sensors to monitor the toxic and combustible gases is imperative due to the concerns for enviromental pollution and the safety requirements for the industry. In this study, we investigated the effect of substrate temperature and post-annealing on structural and electrical properties of ZnO thin films. ZnO thin films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) at various temperatures at from room temperature to $600^{\circ}C$. After that, post-annealing were performed at $600^{\circ}C$. To inspect the structural properties of the deposited ZnO thin films, X-ray diffraction (XRD) was carried out. For gas sensors, the morphology of the films is dominant factor since it is deeply related with the film surface area. Therefore, the atomic force microscopy (AFM) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) were used to observe the surface of the ZnO thin films. Furthermore, we analyzed the electrical properties by using a Hall measurement system.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.346-346
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• 2012

We investigated electrical and optical properties and chemical states of amorphous In-Ga-Zn-O (a-IGZO) thin films deposited at different substrate temperatures (from room temperature to $300^{\circ}C$). a-IGZO thin films were fabricated by radio frequency magnetron sputtering using $In_2O_3$ : $Ga_2O_3$ : ZnO = 1 : 1 : 1 target, and their electrical and optical properties and chemical states were investigated by Hall-measurement, UV-visible spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. The data showed that as substrate temperature increased, carrier concentration increased, but mobility, conductivity, transmittance in the shorter wavelength region (>350 nm), and the Tauc-plot-estimated optical bandgap decreased. XPS data indicated that the intensity of In 3d peak compared to Ga 3d peak increased but the intensity of Zn 3d peak compared to Ga 3d decreased, and that, from the deconvoluted O 1s peak, defects or oxygen vacancies and non-quaternary contents increased as the temperature increased. The relative intensity changes of the In, Zn, and O 1s sub-component are suggested to explain the changes in electrical and optical properties.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.92-92
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• 2012

Chalcopyrite-type Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) is one of the most attractive compound semiconductor materials for thin film solar cells. Among various approaches to prepare the CIGS thin film, the powder process offers an extremely simple and materials-efficient method. Here, we present the mechano-chemical synthesis of CIGS compound powders and their use as an ink material for screen-printing. During the synthesis process, milling time and speed were varied in the range of 10~600 min and 100~300 rpm, respectively. Both phase evolution and powder characteristics were carefully monitored by X-ray diffraction (XRD) method, scanning electron microscope (SEM) observation, and particle size analysis by scanning mobility particle spectrometer (SMPS) and aerodynamic particle sizer (APS). We found the optimal milling condition as 200 rpm for 120 min but also found that a monolithic phase of CIGS powders without severe particle aggregation was difficult to be obtained by the mechano-chemical milling alone. Therefore, the optimized milling condition was combined with an adequate heat-treatment (300oC for 60 min) to provide the monolithic CIGS powder of a single phase with affordable particle characteristics for the preparation of CIGS thin film. The powder was used to prepare an ink for screen printing with which dense CIGS thin films were fabricated under the controlled selenization. The morphology and electrical properties of the thin films were analyzed by SEM images and hall measurement, respectively.