• 한국결정성장학회지
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• 제34권2호
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• pp.61-65
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• 2024

HVPE(Hydride vapor phase epitaxy) 공법은 기체상의 원료를 사용하여 박막 또는 단결정을 제조하는 공법이다. 화학적 기상증착법의 원리를 적용하여 난용융성 또는 고융점의 물질의 단결정을 성장할 수 있는 공법으로서, 질화갈륨(GaN) 단결정을 얻을 수 있는 공법 중 하나이다. 최근 동 공법을 이용하여 질화알루미늄(AlN) 단결정을 성장하고자 하는 연구가 많이 수행되어져 왔으나, 아직은 좋은 결과를 얻지 못하고 있다. 본 연구에서는 AlN 단결정을 HVPE 공법으로 성장하고자 하였다. 성장 공정에서 질소를 운송가스(Carrior gas)로 사용하였으며, 질소(N2)의 양의 변화에 따른 성장 결과를 고찰하여 보았다. 질소의 양이 증가함에 따른 성장 결정의 변화 양상을 확인할 수 있었다. 성장된 AlN 단결정의 형상을 광학 현미경을 사용하여 관찰하였고, 이중결정 X선 회절 분석(DCXRD, Double crystal X-ray diffractometry)을 이용하여, AlN 결정의 생성을 확인함과 동시에 성장된 단결정의 결정성도 알아보았다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권4호
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• pp.139-142
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• 2024

SiC와 GaN 등의 광에너지갭 소재들의 전력반도체에 대한 활용과 소자의 개발 추세와 함께 더 높은 에너지갭을 갖는 AlN 단결정에 대한 연구도 2인치 단결정 웨이퍼의 개발 성공 등 많은 연구 결과가 보고되고 있다. 그러나, 화학기상증착공법을 적용하여 성장된 AlN 단결정은 수 마이크로미터의 두께 이하의 박막은 개발되었으나, 그 이상의 두께를 갖은 결과는 거의 없다. 따라서, 본 연구에서는 화학기상증착공법중 하나인 HVPE(Hydride vapor phase epitaxy) 법을 적용하여 성장하고자 하였다. 성장된 AlN 단결정은 자체 제작된 설비를 이용하여 제작하였으며, 사파이어 기판을 사용하여, AlN 단 결정을 제조하기 위한 조건을 확립하고자 하였고, 그 결과를 광학현미경 관찰을 통하여 성장거동을 고찰하고자 하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제1권1호
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• pp.38-43
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• 2013

$Cu(In,Ga)_3Se_5$ is a candidate material for the top cell of $Cu(In,Ga)Se_2$ tandem cells. This phase is often found at the surface of the $Cu(In,Ga)Se_2$ film during $Cu(In,Ga)Se_2$ cell fabrication, and plays a positive role in $Cu(In,Ga)Se_2$ cell performance. However, the exact properties of the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ film have not been extensively studied yet. In this work, $Cu(In,Ga)_3Se_5$ films were fabricated on Mo-coated soda-lime glass substrates by a three-stage co-evaporation process. The Cu content in the film was controlled by varying the deposition time of each stage. X-ray diffraction and Raman spectroscopy analyses showed that, even though the stoichiometric Cu/(In+Ga) ratio is 0.25, $Cu(In,Ga)_3Se_5$ is easily formed in a wide range of Cu content as long as the Cu/(In+Ga) ratio is held below 0.5. The optical band gap of $Cu_{0.3}(In_{0.65}Ga_{0.35})_3Se_5$ composition was found to be 1.35eV. As the Cu/(In+Ga) ratio was decreased further below 0.5, the grain size became smaller and the band gap increased. Unlike the $Cu(In,Ga)Se_2$ solar cell, an external supply of Na with $Na_2S$ deposition further increased the cell efficiency of the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ solar cell, indicating that more Na is necessary, in addition to the Na supply from the soda lime glass, to suppress deep level defects in the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ film. The cell efficiency of $CdS/Cu(In,Ga)_3Se_5$ was improved from 8.8 to 11.2% by incorporating Na with $Na_2S$ deposition on the CIGS film. The fill factor was significantly improved by the Na incorporation, due to a decrease of deep-level defects.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.145-145
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• 2008

High-k materials have been paid much more attention for their characteristics with high permittivity to reduce the leakage current through the scaled gate oxide. Among the high-k materials, $ZrO_2$ is one of the most attractive ones combing such favorable properties as a high dielectric constant (k= 20 ~ 25), wide band gap (5 ~ 7 eV) as well as a close thermal expansion coefficient with Si that results in good thermal stability of the $ZrO_2$/Si structure. During the etching process, plasma etching has been widely used to define fine-line patterns, selectively remove materials over topography, planarize surfaces, and trip photoresist. About the high-k materials etching, the relation between the etch characteristics of high-k dielectric materials and plasma properties is required to be studied more to match standard processing procedure with low damaged removal process. Among several etching techniques, we chose the inductively coupled plasma (ICP) for high-density plasma, easy control of ion energy and flux, low ownership and simple structure. And the $BCl_3$ was included in the gas due to the effective extraction of oxygen in the form of $BCl_xO_y$ compounds. During the etching process, the wafer surface temperature is an important parameter, until now, there is less study on temperature parameter. In this study, the etch mechanism of $ZrO_2$ thin film was investigated in function of $Cl_2$ addition to $BCl_3$/Ar gas mixture ratio, RF power and DC-bias power based on substrate temperature increased from $10^{\circ}C$ to $80^{\circ}C$. The variations of relative volume densities for the particles were measured with optical emission spectroscopy (OES). The surface imagination was measured by scanning emission spectroscope (SEM). The chemical state of film was investigated using energy dispersive X-ray (EDX).

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.53.2-53.2
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• 2010

지금까지 능동 구동 디스플레이의 TFT backplane에 사용하고 있는 채널 물질로는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 저온 폴리실리콘(low temperature poly-Si)이 대표적이다. 수소화된 비정질 실리콘은 TFT-LCD 제조에 주로 사용되는 물질로 제조 공정이 비교적 간단하고 안정적이며, 생산 비용이 낮고, 소자 간 특성이 균일하여 대면적 디스플레이 제조에 유리하다. 그러나 a-Si:H TFT의 이동도(mobility)가 1 cm2/Vs이하로 낮아 Full HD 이상의 대화면, 고해상도, 고속 동작을 요구하는 UD(ultra definition)급 디스플레이를 개발하는데 있어 한계 상황에 다다르고 있다. 또한 광 누설 전류(photo leakage current)의 발생을 억제하기 위해서 화소의 개구율(aperture ratio)을 감소시켜야하므로 패널의 투과율이 저하되고, 게이트 전극에 지속적으로 바이어스를 인가 시 TFT의 문턱전압(threshold voltage)이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 문제점을 극복하기 위한 대안으로 근래 투명 산화물 반도체(transparent oxide semiconductor)가 많은 관심을 얻고 있다. 투명 산화물 반도체는 3 eV 이상의 높은 밴드갭(band-gap)을 가지고 있어 광 흡수도가 낮아 투명하고, 광 누설 전류의 영향이 작아 화소 설계시 유리하다. 최근 다양한 조성의 산화물 반도체들이 TFT 채널 층으로의 적용을 목적으로 활발하게 연구되고 있으며 ZnO, SnO2, In2O3, IGO(indium-gallium oxide), a-ZTO(amorphous zinc-tin-oxide), a-IZO (amorphous indium-zinc oxide), a-IGZO(amorphous indium-galliumzinc oxide) 등이 그 예이다. 이들은 상온 또는 $200^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 PLD(pulsed laser deposition)나 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)으로 손쉽게 증착이 가능하다. 특히 이중에서도 a-IGZO는 비정질임에도 불구하고 이동도가 $10\;cm2/V{\cdot}s$ 정도로 a-Si:H에 비해 월등히 높은 이동도를 나타낸다. 이와 같이 a-IGZO는 비정질이 가지는 균일한 특성과 양호한 이동도로 인하여 대화면, 고속, 고화질의 평판 디스플레이용 TFT 제작에 적합하고, 뿐만 아니라 공정 온도가 낮은 장점으로 인해 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 backplane 소재로서도 연구되고 있다. 본 실험에서는 rf sputtering을 이용하여 증착한 a-IGZO 박막에 대하여 열처리 조건 변화에 따른 a-IGZO 박막들의 광학적, 전기적 특성변화를 살펴보았고, 이와 더불어 a-IGZO 박막을 TFT에 적용하여 소자의 특성을 분석함으로써, 열처리에 따른 Transfer Curve에서의 우리가 요구하는 Threshold Voltage(Vth)의 변화를 관찰하였다.

• 센서학회지
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• 제2권1호
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• pp.3-10
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• 1993

Chemical bath deposition 방법으로 다결정 CdS 박막을 세라믹 기판 위에 성장시킨 다음 온도를 변화시켜 열처리하고 X-선 회절무늬를 측정하여 결정구조를 밝혔다. $550^{\circ}C$로 열처리한 시료의 경우 X-선 회절무늬로부터 외삽법에 의해 $a_{o}$와 $c_{o}$는 각각 $4.1364{\AA}$과 $6.7129{\AA}$인 육방정계임을 알았다. 이 때 낱알크기는 약 $0.35{\mu}m$이었다. Van der Pauw 방법으로 Hall 효과를 측정하여 운반자 농도와 이동도의 온도의존성을 연구하였다. 이동도는 33 K에서 150 K까지는 압전산란에 의하여, 150 K에서 293 K 까지는 곽성광학산란에 의하여 감소하는 경향을 나타냈다. 광전도 셀의 특성으로 스펙트럼 응답, 감도(${\gamma}$), 최대허용소비전력 및 응답 시간을 측정하였다.

• 센서학회지
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• 제2권1호
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• pp.81-86
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• 1993

Chemical bath deposition 방법으로 다결정 CdSe 박막을 세라믹 기판 위에 성장시킨 다음 온도를 변화시켜 열처리하고 X-선 회절무늬를 측정하여 결정구조를 밝혔다. $450^{\circ}C$로 열처리한 시료가 X-선 회절무늬로 부터 외삽법에 의해 $a_{o}$와 $c_{o}$는 각각 $4.302{\AA}$과 $7.014{\AA}$인 육방정계임을 알았다. 이 때 낱알크기는 약 $0.3{\mu}m$이었다. Van der Pauw 방법으로 Hall 효과를 측정하여 운반자 농도와 이동도의 온도의존성을 연구하였다. 이동도는 33 K에서 200 K까지는 압전산란에 의하여, 200K에서 293 K까지는 극성광학산란에 의하여 감소하는 경향을 나타냈다. 광전도 셀의 특성으로 스텍트럼 응답, 감도(${\gamma}$), 최대허용소비전력 및 응답 시간을 측정하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.71-75
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• 2023

본 연구에서는 열화학기상증착법을 이용한 세슘계 무기 페로브스카이트의 성장기판에 따른 결정 구조의 변화 및 광학적 특성을 비교 분석하였다. 무기 페로브스카이트 결정은 CsBr과 PbBr₂를 전구체로 사용하여 SiO₂/Si와 c-Al₂O₃ 기판 위에 동일한 조건으로 CsPbBr₃를 성장하였다. 비정질 구조를 가진 SiO₂ 표면에서는 Cs₄PbBr₆-CsPbBr₃ 혼합상의 결정 입자가 성장하였으며, 단결정 구조인 c-Al₂O₃ 기판에서는 CsPbBr₃ (100) 결정 면방향이 우세한 단일상의 박막이 형성되었다. 광학적 분석 결과 CsPbBr₃는 약 91 meV의 반치폭을 갖고 약 534 nm 중심의 발광특성을 보였으며, Cs₄PbBr₆-CsPbBr₃ 혼합구조에서는 청색 변이에 의해 523 nm의 발광 및 6.88 ns의 빠른 광 소결시간을 확인하였다. 열화학기상증착법을 이용한 페로브스카이트의 결정구조의 제어 및 광특성의 변화는 디스플레이, 태양 전지, 광센서 등 다양한 광전 소자에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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• pp.107-108
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• 2008

The spectacular development of AMLCDs, been made possible by a-Si:H technology, still faces two major drawbacks due to the intrinsic structure of a-Si:H, namely a low mobility and most important a shift of the transfer characteristics of the TFTs when submitted to bias stress. This has lead to strong research in the crystallization of a-Si:H films by laser and furnace annealing to produce polycrystalline silicon TFTs. While these devices show improved mobility and stability, they suffer from uniformity over large areas and increased cost. In the last decade we have focused on microcrystalline silicon (${\mu}c$-Si:H) for bottom gate TFTs, which can hopefully meet all the requirements for mass production of large area AMOLED displays [1,2]. In this presentation we will focus on the transfer of a deposition process based on the use of $SiF_4$-Ar-$H_2$ mixtures from a small area research laboratory reactor into an industrial gen 1 AKT reactor. We will first discuss on the optimization of the process conditions leading to fully crystallized films without any amorphous incubation layer, suitable for bottom gate TFTS, as well as on the use of plasma diagnostics to increase the deposition rate up to 0.5 nm/s [3]. The use of silicon nanocrystals appears as an elegant way to circumvent the opposite requirements of a high deposition rate and a fully crystallized interface [4]. The optimized process conditions are transferred to large area substrates in an industrial environment, on which some process adjustment was required to reproduce the material properties achieved in the laboratory scale reactor. For optimized process conditions, the homogeneity of the optical and electronic properties of the ${\mu}c$-Si:H films deposited on $300{\times}400\;mm$ substrates was checked by a set of complementary techniques. Spectroscopic ellipsometry, Raman spectroscopy, dark conductivity, time resolved microwave conductivity and hydrogen evolution measurements allowed demonstrating an excellent homogeneity in the structure and transport properties of the films. On the basis of these results, optimized process conditions were applied to TFTs, for which both bottom gate and top gate structures were studied aiming to achieve characteristics suitable for driving AMOLED displays. Results on the homogeneity of the TFT characteristics over the large area substrates and stability will be presented, as well as their application as a backplane for an AMOLED display.

• 새물리
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• 제68권12호
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• pp.1281-1287
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• 2018

본 연구에서는 $Al_xGa_{1-x}N$ 박막을 유기금속 화학증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD) 을 이용하여 사파이어 (0001) 기판 위에 성장하였다. 성장된 박막의 결정구조를 조사하기 위하여 엑스선 회절 (X-ray diffraction, XRD) 패턴을 이용하였고, 박막의 표면 상태를 관찰하기 위하여 원자간력 현미경(atomic force microscopy, AFM)을 사용하였다. 또한 박막의 화학성분과 결합상태는 엑스선 광전자 분광분석기(X- ray photoelectron spectroscopy, XPS)를 이용하여 분석하였다. 박막의 광학적 특성인 유사유전함수는 분광학적 타원편광분석법(spectroscopic ellipsometry, SE)을 사용하여 실온에서 2.0 ~ 8.7 eV 포톤에너지 범위에서 측정되었다. 타원편광분석법으로 조사된 데이터들을 통해 얻은 유사유전함수 스펙트럼 $<{\varepsilon}(E)>=<{\varepsilon}_1(E)>+i<{\varepsilon}_2(E)>$에 나타난 $E_0$, $E_1$, 그리고 $E_2$ 와 같은 임계점 구조에 대하여 연구하였고, 각각의 임계점 피크들은 획득된 유사유전함수의 데이터를 이차 미분한 이계도함수 $d^2<{\varepsilon}(E)>/dE^2$ 를 이용하여 구하였다. 특히, x = 0.18과 x = 0.29 사이에 위치한 샘플(x = 0.18, 0.21, 0.25, 0.29)들은 Al의 조성이 증가함에 따라 임계점 피크들이 변화(blue-shift)한다는 것을 관측하였고, 이를 다른 문헌들과 비교 분석하였다.