• 제목/요약/키워드: Si 나노구조

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MOVPE에 의한 GaN 피라미드 꼭지점 위의 반극성 나노/마이크로 크기의 GaN 성장 (Fabrication of semi-polar nano- and micro-scale GaN structures on the vertex of hexagonal GaN pyramids by MOVPE)

  • 조동완;옥진은;윤위일;전헌수;이강석;정세교;배선민;안형수;양민;이영철
    • 한국결정성장학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.114-118
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    • 2011

  • 본 논문에서는 육각형 GaN 피라미드의 꼭지점 부분에만 나노 혹은 마이크로 크기의 GaN 구조를 선택적으로 성장시킬 수 있는 결정 성장 방볍에 대하여 연구하였다. 최적화된 포토리소그라피 공정을 이용하여 육각형 GaN 피라미드 구조의 꼭지점 부분의 $SiO_2$ 마스크 영역만을 제거할 수 있었으며, 이렇게 하여 노출된 육각형 GaN 피라미드의 꼭지점 부분에만 metal organic vapor phase epitaxy(MOVPE) 결정 성장방법을 사용하여 나노 및 마이크로 크기의 GaN 구조를 선택적으로 성장하였다. GaN 피라미드 꼭지점 부근에 형성된 나노 및 마이크로 G값J 구조는 semi-polar {1-101} 결정면으로 둘러싸인 육각 피라미드 형상을 하고 있으며 그들의 크기는 성장 시간에 의해 쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다. TEM 관측 결과, 측면 방향으로 진행하는 관통전위들이 $SiO_2$ 마스크에 의해 효율적으로 차단되어 나노 및 마이크로 GaN 구조에서는 전위 밀도가 감소하는 것을 확인할 수 있었으나 $SiO_2$ 마스크의 끝부분의 매끄럽지 못한 부분에 의해 적층 결함이 발생함을 확인하였다.

  • https://doi.org/10.6111/JKCGCT.2011.21.3.114 인용 PDF KSCI

E-beam evaporation을 이용하여 Si 기판위에 다양한 각도에 따라 성장된 $SiO_2$ 박막특성연구

  • 김명섭;이희관;유재수
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.255-255
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    • 2011

  • $SiO_2$는 유전체 물질로서 고온에 강하고 열 변화에 민감하지 않으며 자외선을 잘 투과시키는 특성 때문에 각종 광전자 소자에 많이 응용되고 있다. 최근에는 classical thermal oxidation 방식을 이용하여 태양전지의 효율을 증가하기 위한 표면 보호막, 유기발광다이오드의 보호막 및 barrier로 적용되고 있다. $SiO_2$ 박막의 경우 RF-DC sputtering, thermal evaporation, plasma enhanced chemical vapor deposition, E-beam evaporation 등의 다양한 방법을 통하여 제작되고 있다. 이들 중 E-beam evaporation 법은 높은 증착속도, 증착방향성, 낮은 불순물농도 등 많은 장점을 가지고 $SiO_2$ 박막 증착이 가증하다. 따라서 본 연구에서는 Si 기판위에 $SiO_2$를 증착각도를 0$^{\circ}$, 25$^{\circ}$, 50$^{\circ}$, 70$^{\circ}$로 변화시켜 증착하였고, 증착속도, 빔 세기, 기판 회전속도 등을 변화시켰다. 또한, 증착 각도에 따른 유전율 차이를 무반사 특성 향상에 응용하기 위해 다양한 layer 층을 순차적으로 성장시켰다. 제작된 $SiO_2$의 나노구조의 구조적, 광학적 특성은 field emission scanning microscopy, atomic force microscopy, UV-VIS-NIS spectrophotometer를 이용하여 분석되었다.

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유·무기 하이브리드 태양전지에 적용된 나노와이어 형상 조절 및 특성분석

  • 김민수;김준희;이해석;김동환
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.487.1-487.1
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    • 2014

  • 현재 전 세계 태양광 시장의 주류를 이루는 단결정 실리콘 태양전지의 효율적 한계를 뛰어넘기 위하여 여러 가지 기술적 구조적 시도들이 이루어지고 있다. 그 중 기존의 피라미드 형태의 텍스쳐링 표면 대신 나노와이어 형상을 가지는 태양전지 개발이 주목을 받고 있다. 실리콘 웨이퍼 표면에 나노와이어가 수직 배열되어 있거나 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있을 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면보다 반사도가 월등히 낮아져 light trapping을 기대할 수 있어 태양전지 개발에 응용하기 위한 나노와이어 형상 최적화에 본 연구의 목적이 있다. 실리콘 나노와이어 합성법에는 여러가지 방법들이 있으나 본 연구에서는 비교적 짧은 시간과 상온에서 공정이 이루어지는 무전해 식각법을 이용하여 실리콘 나노와이어를 합성하였다. 무전해 식각법은 은 이온과 실리콘 사이에서 일어나는 산화-환원 반응이 나노와이어 합성의 주요 기전이기 때문에 균일한 나노와이어를 형성하기 위하여 균일한 은 박막 형성과 적절한 반응시간이 요구된다. 본 연구에서는 반응시간을 조절하여 나노와이어의 길이 변화와 반사도의 변화를 FE-SEM과 UV-Vis-NIR spectroscopy를 통하여 관찰하였고 그 결과 나노와이어가 실리콘 웨이퍼 표면에 수직 배열되어 있는 형태와 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있는 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면에 비해 월등히 향상된 반사율을 얻을 수 있었다.

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표면변형에 따른 실리콘 태양전지의 전력변환효율 변화

  • 이세원;오시덕;신현욱;정제명;김태환;신재철;김효진
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.387-387
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    • 2012

  • 결정 Si 및 비정질 Si 태양전지는 환경친화적이며 안정적인 물질로 전력변환 및 에너지 저장 장치에 중요하기 때문에 연구가 활발하게 진행되고 있다. 고효율 Si 태양전지를 제작하여 상용화하기에는 여러 가지 문제점이 있다. 공기와 비교하여 높은 굴절률을 갖고 있기 때문에 발생하는 반사를 줄이기 위해서 필요한 무반사 코팅층(Anti-reflective coating; ARC)은 주로 SiO2 와 SiNx 와 같은 유전체를 이용하여 사용하지만 이들 ARC 증착은 PECVD와 같은 진공장비를 사용하므로 제작 비용이 높아지는 단점이 있다. 나노선 또는 나노 팁과 같은 sub-wavelength 구조를 표면에 만들어 반사율을 줄이는 작업을 통해 ARC 공정비용을 감소하고 효율을 증진하는 연구가 활발히 진행되고 있다. CdS 양자점을 태양전지 표면에 형성함으로 ARC로 해결할 수 없는 단파장영역에 해당하는 부분을 줄이는 연구가 진행되었으며, 비정질의 경우 원기둥 형태의 태양전지 형태와 더불어 지름 방향으로의 PN 접합 나노로드 배열을 만들어 흡수면을 증가하여 효율을 증가한 연구도 진행되었다. 태양전지 표면의 형태를 V-groove 형태로 형성하여 입사하는 태양전지의 광밀도를 증가하는 이론적 결과도 발표되었다. 본 연구에서는 Si 태양전지의 표면변형에 따른 태양전지의 전력변환효율의 변화를 관찰하기 위하여 태양전지 표면의 texture 지름을 $3{\sim}15{\mu}m$, 간격을 $5{\sim}20{\mu}m$로 변화하고, 태양전지 표면의 나노 패턴을 2~10 nm 로 변화하여 반사율과 전력변환효율을 비교하였다. 나노와 마이크로 패턴은 각각 polystyrene nanosphere 와 photo mask를 이용하여 제작하였으며 PN junction Si 태양전지는 spin on dopant 방식으로 제작하여 성능을 조사하였다.

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