• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.128-128
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• 2010

중적외선 영역은 장애물에 의해서 파장의 흡수가 거의 일어나지 않기 때문에 적외선 소자에서 널리 이용되고 있다. 현재 대부분의 중적외선 소자에는 HgCdTe (MCT)가 사용되고 있지만, 3성분계 화합물이 가지는 여러 문제를 가지고 있다. 반면에, 2성분계 화합물인 인듐안티모나이드 (InSb)는 중적외선 영역 ($3-5\;{\mu}m$) 파장 대에서 HgCdTe와 대등한 소자 특성을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자 제작의 용이성, 그리고 야전과 우주 공간에서 소자 동작의 안정성 때문에 HgCdTe를 대체할 물질로 주목을 받고 있다. InSb는 미국과 이스라엘과 같은 일부 선진국을 중심으로 연구가 되었지만, 국방 분야의 중요한 소자로 인식되었기 때문에 소자 제작에 관한 기술적인 내용은 국내에 많이 알려지지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 InSb 소자 제작의 기초연구로 절연막과 pn 접합 형성에 대한 연구를 수행하였다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, InSb 기판위에 $SiO_2$와 $Si_3N_4$를 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 증착을 하였다. 절연막의 계면 트랩 밀도는 77K에서 C-V (Capacitance-Voltage) 분석을 통하여 계산하였으며, Terman method 방법을 이용하였다.[1] $SiO_2$는 $120-200^{\circ}C$의 온도 영역에서 계면 트랩 밀도가 $4-5\;{\times}\;10^{11}cm^{-2}$범위를 가진 반면, $240^{\circ}C$의 경우 계면 트랩 밀도가 $21\;{\times}\;10^{11}cm^{-2}$로 크게 증가하였다. $Si_3N_4$는 $SiO_2$ 절연막에 비해서 3배 정도의 높은 계면 트랩 밀도 값을 나타내었으며. Remote PECVD 장비를 이용하여 $Si_3N_4$ 절연막에 관한 연구를 추가적으로 진행하여 $7-9\;{\times}\;10^{11}cm^{-2}$ 정도의 계면 트랩 밀도 값을 구할 수가 있었다. 따라서 InSb에 대한 절연막은 $200^{\circ}C$ 이하에서 증착된 $SiO_2$와 Remote PECVD로 증착 된 $Si_3N_4$가 적합하다고 할 수 있다. 절연막 연구와 더불어 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. n-InSb (100) 기판 ($n\;=\;0.2-0.85\;{\times}\;10^{15}cm^{-3}$ @77K)에 $Be^+$이온 주입하여 p층을 형성하여 제작 되었으며, 열처리 조건에 따른 소자의 특성을 관찰 하였다. $450^{\circ}C$에서 30초 동안 RTA (Rapid Thermal Annealing)공정을 진행한 샘플은 -0.1 V에서 $50\;{\mu}A$의 높은 암전류가 관찰되었으며, 열처리 조건을 60, 120, 180초로 변화하면서 소자의 특성 변화를 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.188-188
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• 2000

DLC (Diamond-Like Carbon) 박막은 높은 경도와 가시광선 및 적외선 영역에서의 광 투과도, 전기적 절연성, 화학적 안정성 및 저마찰.내마모 특성 등의 우수한 물리.화학적인 물성을 갖고 있기 때문에 여러 분야의 응용연구가 이루어지고 있다. 이러한 DLC 박막을 제작하는 과정에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 ECR-PECVD electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 사용하였다. 이것은 최근에 많이 이용되고 있는 방법으로, 이온화률이 높을뿐만 아니라 상온에서도 성막이 가능하고 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 장점이 있다. 기판으로는 4" 크기의 S(100)를 사용하였고, 박막을 제작하기 전에 진공 중에서 플라즈마 전처리를 하였다. 플라즈마 전처리는 Ar 가스를 150SCCM 주입시켜 5$\times$10-1 torr 의 진공도를 유지시키면서, ECR power를 700W로 고정하고, 기판 bias 전압을 -300 V로 하여 5분 동안 기판을 청정하였다. DLC 박막은 ECR power를 700W. 가스혼합비와 유량을 CH4/H2 : 10/100 SCCM, 증착시간을 2시간으로 고정하고, 기판 bias 전압을 0, -50, -75, -100, -150, -200V로 변화시켜가면서 제작하였다. 이때 ECR 소스로부터 기판까지의 거리는 150mm로 하였고, 진공도는 2$\times$10-2torr 였으며, 기판 bias 전압은 기판에 13.56 MHz의 RF power를 연결하여 RF power에 의해서 유도되는 negative DC self bias 전압을 이용하였다. 제작된 박막을 Auger electron spectroscopy, elastic recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.

• 공업화학
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• 제24권1호
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• pp.31-37
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• 2013

텍스쳐링에 의해 실리콘 웨이퍼의 표면반사율을 감소시키는 것은 실리콘 태양전지의 효율향상을 위해 매우 중요한 공정이다. 본 연구에서는 에칭속도 제어를 위해 촉매제를 포함한 산 용액으로 텍스쳐링 처리한 웨이퍼의 표면효과와 그 태양전지 특성을 평가 고찰하였다. 텍스쳐링 전 $HNO_3-H_2O_2-H_2O$ 용액의 전처리는 표면반사율의 초기 저감효과를 가져왔다. 이는 산화특성에 의해 유기 불순물이 제거되고 텍스쳐링을 위한 핵의 생성에 기인한다고 할 수 있다. 이후 공정에서 불산/질산 용액에 인산 및 초산과 같은 완충제를 첨가한 혼합용액을 제조하고, 적정 농도 조합과 그 처리시간의 최적화를 통해 개선된 텍스쳐링 효과를 얻을 수 있었으며 이 효과는 표면반사율 감소를 통해 확인할 수 있었다. 이렇게 제조된 실리콘 웨이퍼에 반사방지막 코팅 후 태양전지를 제작하여 그 변환효율을 측정한 결과 16.4%의 양호한 특성을 나타냈다. 이는 개선된 텍스쳐링 처리에 의해 저감된 표면특성에 의한 단락전류의 증가에 기인한 것으로 추정된다.

• 한국재료학회지
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• 제9권12호
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• pp.1155-1159
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• 1999

플라즈마 화학증착 (PECVD) 장비를 이용하여 $SnO_2$ 투명전도막이 피막된 유리기판 위에 p-SiC/i-Si/n-Si 이종접합 태양전지를 제작하였다. p-SiC 층의 증착중에 기체조성 x=$CH_4/\;(SiH_4+CH_4)$의 변화에 대한 태양전지의 광기전 특성을 관찰하였다. 기체조성(x)이 0~0.4의 범위에서 p-SiC 창층의 광학적 밴드갭의 증가로 인하여 태양전지의 효율은 증가하였으나, 그 이상의 기체조성에서는 p-SiC/i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 I-Si 층 사이에 I-SiC 완충층을 삽입함으로써 크게 감소하였다. 그 결과 유효면적이 $1cm^2$인 glass/$SnO_2$/p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si/Ag 구조의 박막 태양전지는 100mW/$cm^2$ 조도 하에서 8.6%의 효율을 나타내었다. ($V_{oc}$=0.85V, $J_{sc}$=16.42mA/$cm^2$, FF=0.615)

• 한국진공학회지
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• 제20권1호
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• pp.42-49
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• 2011

$SiN_x$ 박막을 $200^{\circ}C$의 저온에서 $SiH_4$ 가스의 흐름 비율을 바꾸어 가며 PECVD 기법으로 성장하였다. 시료의 광 특성을 규명하기 위하여 상온 광 발광 스펙트럼을 측정하였다. 성장 시 $SiH_4$ 가스의 흐름 비율이 증가함에 따라 시료의 발광 최대치 파장이 장파장으로 이동하였으나, $SiH_4$ 가스의 흐름 비율과 무관하게 모든 시료에서 1.8, 1.9, 2.2, 2.4, 그리고 3.1 eV 에너지의 발광 현상을 관찰하였다. $N_2$, $H_2$, 그리고 $O_2$ 가스 분위기에서 후열처리를 거친 후, 발광 스펙트럼의 변화를 조사하였다. 열처리 후의 발광 세기는 증가하였고, 특히, $H_2$ 및 $O_2$가스 열처리로 인하여 발광 최대치 파장이 단파장으로 이동하였으나, 특정한 파장에서 발광효과는 여전히 존재하였다. 발광 메카니즘에 대하여, $SiN_x$ 박막의 에너지 갭 내에 Si와 N 원자의 비결합 결함에 의한 에너지 준위 모델을 설정하였고, 이 에너지 준위의 천이에 의한 발광으로 이해하였다. 그리고 저온에서 성장한 $SiN_x$ 박막의 발광 효과는 앞으로 구부러짐이 가능한 Si 계 광소자 개발 가능성을 보여주고 있다.

• 전자공학회논문지A
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• 제31A권12호
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• pp.56-63
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• 1994

The effects of sulfur treatments on the barrier heithts of Schottky contacts and the interface-state density of metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitors on InP have been investigated. Schottky contacts were formed by the evaporation of Al, Au, and Pt on n-InP substrate before and after (NH$_{4}$)$_{2}$S$_{x}$ treatments, respectively. The barrier height of InP Schottky contacts was measured by their current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C_V) characteristics. We observed that the barrier heights of Schottky contacks on bare InP were 0.35~0.45 eV nearly independent of the metal work function, which is known to be due to the surface Fermi level pinning. In the case of sulfur-treated Au/InP ar Pt/InP Schottky diodes, However, the barrier heights were not only increased above 0.7 eV but also highly dependent on the metal work function. We have also investigated effects of (NH$_{4}$)$_{2}$S$_{x}$ treatments on the distribution of interface states in Si$_{3}$N$_{4}$InP MIS diodes where Si$_{3}$N$_{4}$ was provided by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The typical value of interface-state density extracted feom 1 MHz C-V curve of sulfur-treated SiN$_{x}$/InP MIS diodes was found to be the order of 5${\times}10^{10}cm^{2}eV^{1}$. This value is much lower than that of MiS diodes made on bare InP surface. It is certain, therefore, that the (NH$_{4}$)$_{2}$S$_{x}$ treatment is a very powerful tool to enhance the barrier heights of Au/n-InP and Pt/n-InP Schottky contacts and to reduce the density of interface states in SiN$_{x}$/InP MIS diode.

• 한국진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.291-297
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• 2007

본 연구에서는 Ag-Cu합금 코팅에 의한 탄소나노튜브의 전계방출특성 변화를 연구하였다. 화학기상증착 방법을 사용하여 수직 성장시킨 탄소나노튜브에 직류 마그네트론 스퍼터를 이용하여 Ag-Cu합금을 증착하였고, 열처리 전 후의 탄소나노튜브의 표면형상 변화와 전계방출특성에 변화를 연구하였다. 연구결과 Ag-Cu합금 코팅으로 전계방출 문턱전압이 현저히 낮아졌으며 전류밀도는 $6V/{\mu}m$의 인가전압 하에서 약 5배 향상된 것을 확인하였다. 또한 Ag-Cu합금이 코팅된 탄소나노튜브는 산소가 많이 포함된 분위기에서도 안정적인 전계방출 특성을 보였으며, 이는 Ag-Cu합금 코팅이 분위기 진공에 상존하는 산소기체가 탄소나노튜브를 공격하는 것을 막아주는 역할을 하여 열악한 분위기에서도 전계방출이 안정적으로 발생하였기 때문인 것으로 생각된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권7호
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• pp.1448-1452
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• 2004

비정질실리콘은 빛을 받으면 자유전자와 자유정공이 무수히 발생하여 전류 또는 전압의 형태로 나타나는 광전변환 재료이다. 이를 광다이오드로 사용하기 위해서는 금속 박막(Thin film)과 결합하여 쇼트키 다이오드로 만드는 기술이 효과적이다. 본 연구에서는 광다이오드의 신뢰성 및 특성을 개선하기 위하여 크롬실리사이드를 기존의 방식과 달리 하부 전극으로 크롬금속 박막을 증착한 후 그 위에 사일렌(SiH4)가스를 사용해서 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공 증착장비로 최적의 비정질실리콘 박막을 얇게 (100$\AA$) 만들어 열처리를 통하여 크롬실리사이드 박막을 형성 한 후 광다이오드 소자를 제조한다. 이렇게 형성된 크롬실리사이드 광 다이오드를 사용하여 암전류와 광전류를 측정찬 결과 기존의 방식보다 우수한 성능이 나타났고, 공정도 단순화 할 수 있었으며 그리고 신뢰성도 개선되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.2075-2082
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• 2006

이 논문은 p-type single-crystalline float zone (FZ) 웨이퍼를 이용한 고효율 태양전지 제조 공정상의 공정 모델링과 최적화 기술에 대하여 서술하였다. 태양전지 제조 공정 중 중요한 4가지의 공정 1) Emitter formation; 2) Anti-Reflection-Coating (ARC): 3) Screen-printing; 4) Contact formation 중에서 제조비용을 줄여주며, 성능을 증대 시키는데 중요한 contact formation 공정을 모델링을 하고, 최적화 하였다. 본 논문에서는 공정에 소요되는 시간과 비용을 줄이기 위해 실험 계획법 (design of experiments: DOE) 중 중심 합성계획 (central composite design)을 이용하여 24개의 요인 (factorial), 8개의 축점 (axial points), 3개의 중심점 (center points)과 실험의 범위를 증가시키기 위한 6개의 임의점(random points)으로 실험계획을 수립하였다. 접촉형성(contact formation) 공정 이후에는 실험 결과를 사용하여 신경망 (neural network)으로 모델링을 하였다. 수립된 신경망 모델을 바탕으로 유전자 알고리즘 (genetic algorithm)을 이용하여 다양한 조합의 공정 파라미 터를 합성하는 방법으로 최적화를 수행하여 고효율의 태양전지를 구현할 수 있는 최적의 공정 조건을 수립하였다.

• 한국진공학회지
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• 제6권4호
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• pp.348-353
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• 1997

DC saddle-field plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) 장치를 이용 하여 상온에서 p-type Si(100) 기판위에 hydrogenated amorphous carbon(a-C:H) 박막을 증 착하고 기판의 bias 전압 변화에 따른 박막의 미세구조 변화와 광학적 특성을 연구하였다. 본 실험시 CH4 가스의 유량은 5sccm, 진공조의 $CH_4$ 가스압력은 90mtorr로 일정하게 유지 하였으며 기판의 bias 전압($V_s$)은 0V에서 400V까지 변화시켰다. Rutherford backscattering spectroscopy(RBS)와 elastic recoil detection(ERD) 측정결과 증착된 a-C:H박막의 증착율은 $V_s$=0V에서 $V_s$=400V로 증가함에 따라 45$\AA$/min에서 5$\AA$/min으로 크게 감소하였지만 박막 내의 수소 함유량은 15%에서 52%까지 크게 증가하였다. a-C:H박막내의 수소 함유량이 증 가함에 따라 a-C:H박막은 sp3CH3구조의 polymer like carbon(PLC) 구조로 변환되는 것을 FT-IR로 확인하였으며 Raman 측정 결과 $V_s$=100V와 $V_s$=200V에서 증착한 a-C:H 박막에서 만 C-C결합에 의한 disorder 및 graphite peak를 볼 수 있었다. Photoluminescence(PL) 측 정 결과 $V_s$=200V까지는 기판의 bias 전압이 증가함에 따라 PL세기는 증가하였으나 그 이 상의 인가전압에서는 PL세기가 점점 감소하였다. 특히 $V_s$=200V에서 제작한 a-C:H박막의 PL특성은 상온에서도 눈으로 보일 만큼 우수한 발광 특성을 보였으며, 기판 bias전압이 증 가함에 따라 PL peak 위치가 청색으로 편이하는 경향을 보였다. 이러한 발광 세기의 변화 는 $V_s$=0V부터 $V_s$=200V까지는 기판의 bias전압이 증가함에 따라 상대적으로 박막의 표면에 충돌하는 이온에너지의 감소로 인해 a-C:H박막내에 비발광 중심으로 작용하는 dangling bond가 감소하여 발광의 세기가 증가하였으며 $V_s$=300V이상에서는 박막내의 수소 함유량이 증가함에 따라 dangling bond수는 감소하나 발광 중심으로 작용하는 탄소간의 $\pi$결합을 포 함하는 cluster가 줄어들어 PL세기가 감소한 것으로 생각된다.