• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.206-206
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• 2010

본 연구에서는 신경망을 이용하여 SiN 박막의 특성을 예측하는 모델을 개발하였다. 신경망으로는 일반화된 회귀 신경망 (generalized regression neural network-GRNN)을 이용하였고, GRNN 모델의 예측수행은 유전자 알고리즘 (genetic algorithm-GA)을 이용하여 최적화 하였다. 개발된 모델을 이용하여 증착률과 굴절률 및 균일도를 공정변수의 함수로 예측하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.384-384
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• 2009

최근 태양전지 개발이 본격화 되면서 태양전지 웨이퍼 표면에서의 재결합에 의한 손실을 줄이고 반사도를 감소시키기 위한 ARC 개발이 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 널리 사용하는 ARC 물질로 수소화된 실리콘 질화막이 있다. 수소화된 실리콘 질화막은 PECVD 법으로 저온에서 실리콘 기판 위에 증착 가능한 장점이 있다. 또한 실리콘 질화막의 광학적, 전기적인 특성은 화학적 조성비에 의해 결정되며 증착온도 가변에 따라 균일도 및 굴절률 조절을 가능케 하여 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수소화된 실리콘 질화막을 태양전지에 적용하기 위해 질소 가스 분위기에서 PECVD를 이용하여 증착하고 그 특성을 분석하였다. 박막은 0.8 Torr의 압력에서 $150^{\circ}C{\sim}450^{\circ}C$의 기판 온도로 증착되었으며 이때의 RF power은 100W ~ 300W로 가변 하였다. 증착된 박막은 1.94 에서 2.23의 폭넓은 굴절률 값을 가지고 있었다. $SiH_4/NH_3$ 가스 비의 증가에 따라 박막 두께와 굴절률이 감소함을 확인 할 수 있었다. 이는 $NH_3$ 가스의 상대적인 증가에 따라 Si 생성을 선행하는 $SiH_4$ 가스의 부분압이 제한되기 때문이고, 이러한 결과로 박막내에 질소 원자가 증가함에 따라 N-H 결합이 증가하여 n-rich인 박막 상태가 되기 때문으로 분석된다. 증착된 실리콘 질화막의 소수반송자 수명 측정 결과 굴절률 2.23인 박막의 경우 약 87 us의 수명을 나타냈으며, 굴절률이 1.94로 줄어듦에 따라 소수반송자 수명 역시 79 us로 감소하였다. 수소화된 실리콘 질화막은 n-rich 보다 Si-rich 인 경우 effective 반송자 수명을 증가시켜 표면 재결합 속도를 줄이는데 유용함을 확인하였다. 또한 증착온도가 증가할수록, RF power가 증가 할수록 소수반송자 수명 역시 증가하였다. 반사도의 경우 $SiH_4$의 비율이 증가할수록 반사도가 감소함을 확인 하였으며, 증착온도 증가에 따라, RF power 증가에 따라 반사도가 감소하였다. 결과적으로 $450^{\circ}C$의 기판온도와 300W의 RF power에서 증착된 실리콘 질화막의 경우 가장 우수한 전기적, 광학적 특성을 보여주었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.6
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• pp.594-597
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• 2002

Silicon Oxynitride(SiON) thick films on p-type silicon(100) wafers have obtained by using plasma-enhanced chemical vapor deposition from SiH$_4$ , N$_2$O and N$_2$. Prism coupler measurements show that the refractive indices of SiON layers range from 1.4620 to 1.5312. A high deposition power of 180 W leads to deposition rates of up to 5.92${\mu}$m/h. The influence of the deposition condition on the chemical composition was investigated using X-ray photoelectron spectroscopy. After deposition of the SiON thick films, the films were annealed at 1050$^{\circ}C$ in a nitrogen atmosphere for 2 h to remove absorption band near 1.5${\mu}$m.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.62.2-62.2
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• 2011

산업화 이후, 석탄 석유를 중심으로 한 화석연료가 이산화탄소를 대량으로 배출하며 지구 온난화를 야기함에 따라, 기존의 화석연료를 대체할 청정하고 무한 재생 가능한 대체에너지로 가장 큰 기대를 받고 있는 것은 태양에너지이며, 이에 보조를 맞춰 태양광발전에 대한 연구개발이 국내외적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다. 태양 전지는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 바꿔주는 소자로, 셀의 효율을 높이기 위해서는 최대한 많은 빛을 흡수시킬 수 있는 것이 중요하다. 빛의 반사를 줄이는 방법에는 texturing과 antireflecting coating이 있다. Antireflecting coating은 반도체와 공기의 중간 굴절율을 갖는 박막을 증착하여 측면 반사를 감소시킴으로서 빛의 손실을 감소시키는 역할을 한다. 과거에 반사방지막으로 가장 많이 사용되었던 물질은 SiO로써 굴절률은 1.8~1.9로서 최소의 반사율은 1% 미만이지만, 가시광선영역에서의 흡수에 의한 손실이 생기므로, SiNx가 대체 물질로 제안되었다. SiNx의 경우 굴절률이 약 1.5로서 Si에 쉽게 형성시킬 수 있고, texturing된 Si 표면에 적합하며 반사율을 10%에서 2%로 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 high power, high frequency PECVD 방법으로 $SiH_4$와 $NH_3$ gas의 비율, $N_2$ carrier gas 등 공정 변수를 변화시켜 증착한 SiNx 박막의 결정학적 특성을 X-ray diffraction 분석과 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 화학적 결합을 확인하였고, 이를 FT-IR (Fourier Transform-Infrared spectroscopy)를 통해 관찰한 결과와 연관시켜 분석하였다. 굴절율의 경우 ellipsometer를 이용하여 측정하였으며 위의 측정을 통하여 SiNx박막의 반사 방지막으로써의 가능성을 확인 하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.11
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• pp.1037-1041
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• 2001

Silicon diosixde thick film using silica optical waveguide cladding was fabricated by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method, at a low temperature (32$0^{\circ}C$) and from (SiH$_4$+$N_2$O) gas mixtures. The effects of deposition parameters on properties of SiO$_2$thick films were investigated by variation of $N_2$O/SiH$_4$flow ratio and RF power. As the $N_2$O/SiH$_4$flow ratio decreased, deposition rate increased from 2.9${\mu}{\textrm}{m}$/h to maximum 10.1${\mu}{\textrm}{m}$/h. As the RF power increased from 60 W to 120 W, deposition rate increased (5.2~6.7 ${\mu}{\textrm}{m}$/h) and refractive index approached at thermally grown silicon dioxide (n=1.46).

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.5
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• pp.1013-1019
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• 2007

Amorphous silicon and silicon-nitride films were deposited using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method at $150^{\circ}C$. As fraction of $H_2$ in source gas was increased, characteristics of low-temperature silicon-nitride films approached those of conventional high-temperature films; the refractive index approached 1.9 and the ratio of nitrogen-hydrogen bonds to silicon-hydrogen bonds increased. And also, as fraction of $H_2$ in source gas was increased, characteristics of low-temperature silicon films approached those of conventional high-temperature films; refractive index and optical band gap approached 4.2 and 1.8 eV, and $[Si-H]/([Si-H]+[Si-H_2])$ increased. Lower RF power and process-pressure made the amorphous silicon films to be better properties. Increase of $H_2$ ratio seemed as the common factor to get reliable amorphous silicon and silicon-nitride films for thin-film-transistors (TFTs) at low temperature.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.8 no.4
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• pp.277-282
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• 1997

The complex refractive index of Diamond-like Carbon (DLC) thin films, which can be applied to optical devices or electrical devices, have been determined using optical methods. DLC thin films are grown on Si(100) substrates and vitreous silica substrates respectively, using the technique of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The spectroscopic ellipsometry data($\psi$, $\Delta$) and the transmission spectra of these DLC films are obtained. These optical spectra are analyzed with the help of the Sellmeier dipersion relation and a quantum mechanically derived dispersion relation. Using spectroscopic ellipsometry data at their transparent region, the refractive index and the effective thickness of DLC films on vitreous silica are model calculated, Then the transmission spectra are inverted to yield the extinction coefficient spectra k(λ) at absorbing region. These spectra are fit to the quantum mechanical dispersion relation and the best fit dispersion constants are determined. The complex refractive indices are easily calculated with these constants. The spectroscopic ellipsometry data at the absorbing region in model calculated to give the packing densities and the degrees of surface microroughness of DLC films. Discussions are made in correlation with the growth condition of DLC films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.212-212
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• 2012

수소화된 실리콘 질화막은 결정질 태양전지 산업에서 반사방지막 과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 또한, 수소화된 질화막은 금속 소성공정과 같은 높은 공정온도를 거친 후에도 결정질 실리콘 태양전지의 표면층으로서 충족되는 특성들이 변하지 않고 유지되어야 한다. 본 연구에서는 PECVD 장치를 이용한 수소화된 실리콘 질화막의 특성 변화에 대한 경향성을 알아보기 위하여 증착조건의 변수(온도, 증착거리, 무선주파수 전력, 가스비율 등.)들을 다양하게 가변하여 증착조건의 최적화를 찾았다. 이후 수소화된 실리콘 질화막의 전구체가 되는 사일렌(SiH4)과 암모니아(NH3) 가스비를 변화시켜가며 결정질 실리콘 태양전지에 사용되기 위한 박막의 광학 전기 화학적 그리고 표면 패시베이션 특성들을 분석하였다. 가스 비율에 따른 수소화된 실리콘 질화막의 굴절률 범위는 1.90-2.20까지 나타내었다. 결정질 실리콘 태양전지에 사용하기 위한 가장 적합한 특성은 3.6(NH3/SiH4)의 가스비율을 나타내었다. 이를 통하여 PECVD 내에서 구현 할 수 있는 가스의 혼합(SiH4+NH3+N2, SiH4+NH3, SiH4+N2)을 달리하여 박막의 광학적 및 패시베이션 특성을 분석하였다. 이후 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 SiH4+NH3+N2 의 가스 혼합에서 17.2%의 변환 효율을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.223.2-223.2
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• 2013

비정질 실리콘은 태양전지, 트랜지스터, 이미지 센서 등 다양한 분야에서 응용되고 있으며 새로운 박막 소자 개발을 위한 소재로서 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 소자개발에 있어 공정상에서 발생하는 비정질 실리콘 박막의 높은 응력(stress)은 소자의 특성을 떨어뜨리는 문제점을 갖는다. 따라서 우수한 특성의 소자 개발을 위해서는 보다 낮은 응력을 갖는 비정질 실리콘 박막 증착 및 공정 조건에 따른 응력 조절이 필요하다. 저응력의 비정질 실리콘 박막 증착은 보다 낮은 반응온도에서 증착속도를 최소로 하여 성장되어야 하는데 이는 플라즈마기상증착(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 시스템에 의해 가능하다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 시스템을 사용하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였고 그 특성을 분석하였다. 이 때 증착 온도, rf 파워, 공정 압력은 실험결과로부터 얻어진 낮은 박막 증착속도 하에서 안정적으로 증착이 가능한 조건으로 일정하게 유지하여 실험하였다. 공정 가스는 SiH4/He/N2의 혼합가스를 사용하였고 응력 조절을 위해 SiH4/He 가스비를 일정한 비율로 변화하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였다. 증착된 박막의 두께 및 표면 특성은 field emission scanning electron microscopy 및 atomic force microscopy를 이용하여 분석하였고, energy dispersive X-ray 분석을 통하여 정량 및 정성적 분석을 수행하였다. 그리고 stress measurement system을 이용하여 박막의 응력을 측정하였고 X-ray diffraction 측정 및 ellipsometry 측정으로부터 증착된 박막의 결정성, 굴절률 및 oiptical bandgap을 분석하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.19 no.3
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• pp.322-325
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• 2008

3,3-Dimethyl-1-butene ($C_6H_{12}$) monomer was deposited using a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) instrument. The more the R.F. power/pressure ratio in FT-IR spectrum, the less the hydrogen quantity and the dangling bond in amorphous carbon films observed so that the mechanical property of the films are improved related to the density. Also, with the increase D peak in Raman spectrum is increased and the ring structure's films are produced. According to these results, hardness and modulus are 12 GPa and 85 GPa, respectively. The refractive index (n) and extinction coefficients (k) of the deposited films are increased with the increase in a power/pressure ratio.