• 수산해양기술연구
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• 제26권1호
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• pp.1-7
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• 1990

유리 원형 평판에서 힘의 세기가 1 dyne이고 면에 수직하게 작용하는 Heaviside계단 함수의 시간 의존성을 갖는 점 하중에 의한 진앙점에서 수직 변위를 이론적으로 계산하였다. 연필심 파괴시 방출되는 음향방출신호를 안정화회로가 부착된 Michelson 간섭계로 측정하여, 음향방출 발생원함수를 deconvolution방법을 이용하여 해석하였다. 연필심 파괴시 방출되는 음향방출 발생원을 파 전면에 약 0.7$\mu$sec의 지속시간이 갖는 dip부분과 약 0.5$\mu$sec인 계단 상승시간과 약 4.5N의 힘의 크기를 갖는 계단함수의 형태였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.192-192
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• 2011

Mo 박막은 열적 안전성과 전기 전도성이 우수한 소재로 CIGS 태양전지의 배면전극으로 사용되고 있다. 스퍼터링법에 의한 Mo 박막의 전도성은 공정압력에 민감하여 높은 압력과 낮은 압력에서 이중박막으로 제조되고 있다. 연구에서는 압력에 크게 영향을 받지 않으면서 전도성이 $10{\mu}{\Omega}-cm$ 이하로 우수한 Mo 박막을 얻을 수 있는 아크 이온플레이팅법으로 Mo 박막을 제조하였다. 그러나 Mo 박막 증착시에 나타나는 높은 압축응력은 기재(Soda lime Glass; SLG)와의 밀착성을 떨어뜨렸다. 기재(SLG)와의 밀착성을 확보하기 위해 Ti 중간층($0.3{\mu}m$, $0.9{\mu}m$)을 증착하고 그 위에 Mo 박막을 증착하여 전도성이 우수한 박막을 제조하였으나 여전히 압축잔류응력의 문제점을 보였다. 압축응력의 완화를 위해 CIGS 박막이 제조되는 $550^{\circ}C$의 온도에서 열처리를 1시간 수행하였다. 열처리를 통해 열처리 전과 후에 나타나는 전도성과 잔류응력의 변화를 공정압력(5 mTorr~30 mTorr)별로 알아보았다. 사용된 시험편은 Si wafer, SLG, SUS계 소재를 이용하였으며 공정압력별로 아크 타겟에 인가되는 전류는 100 A로 고정하였고, 바이어스 전압은 0V, -50V를 인가하였다. 열처리 전과 후에 전도성은 크게 변화가 관찰되지 않았으나 잔류응력에는 많은 변화가 관찰 되었다. 잔류응력은 공정압력(5mTorr~30mTorr)별로 응력 완화가 일어났으며, 바이어스 전압이 0V에서 공정압력이 5 mTorr일 때 열처리 전에 측정된 1346 MPa 압축응력이 열처리 후에는 188 MPa의 인장응력을 나타내었다. 이러한 응력 변화에 대해 XRD와 SEM으로 구조분석을 통해 Mo 박막의 결정성과 전도성 및 잔류응력의 상관관계에 대해 알아보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.158-158
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• 2011

$Cu(In_xGa_{1-x})Se_2$ (CIGS) thin film solar cell is one of the most promising solar cells in photovoltaic devices. CIGS has a direct band gap which varied from 1.0 to 1.26 eV, depending on the Ga to In ratio. Also, CIGS has been studying for an absorber in thin film solar cells due to their highest absorption coefficient which is $1{\times}10^5cm^{-1}$ and good stability for deposition process at high temperature of $450{\sim}590^{\circ}C$. Currently, the highest efficiency of CIGS thin film solar cell is approximately 20.3%, which is closely approaching to the efficiency of poly-silicon solar cell. The deposition technique is one of the most important points in preparing CIGS thin film solar cells. Among the various deposition techniques, the sputtering is known to be very effective and feasible process for mass production. In this study, CIGS thin films have been prepared by rf magnetron sputtering method using a single target. The optical and structural properties of CIGS films are generally dependent on deposition parameters. Therefore, we will explore the influence of deposition power on the properties of CIGS films and the films will be deposited by rf magnetron sputtering using CIGS single target on Mo coated soda lime glass at $500^{\circ}C$. The thickness of CIGS films will be measured by Tencor-P1 profiler. The optical properties will be measured by UV-visible spectroscopy. The crystal structure will be analyzed using X-ray diffraction (XRD). Finally the optimal deposition conditions for CIGS thin films will be developed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.404-405
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• 2011

Cu(InGa)$Se_2$ (CIGS) 박막 태양전지의 저가 및 대면적화를 위한 양산화 공정인 two-step process (sputter/selenization) 공정에서는 sputtering으로 형성한 metal precursor stack을 $H_2$ Se gas를 이용하여 selenization하는 공정을 주로 이용한다. 하지만 이러한 selenization 공정은 유독한 $H_2$ Se gas를 이용해야 한다는 점과 긴 시간 동안 열처리를 해야 하는 단점을 가지고 있다. 이에 metal precursor stack 위에 Se 막을 우선 증착하고, Rapid Thermal Process (RTP)를 이용하여 selenization하는 방법이 현재 많은 관심을 끌고 있다. 본 논문에서는 sputtering 이후 RTP를 이용한 CIGS 흡수층 제작에 대한 선행연구의 일환으로 co-evaporator 장비를 이용하여 다양한 구조의 precursor를 제작하고 RTP 조건에 따른 selenization 효과를 연구하였다. Co-evaporator를 이용하여 CIGS, CIG/Se, CuGa/In/Se, In/CuGa/Se 4가지 구조의 precursor stack을 Mo coated soda lime glass 위에 제작하였다. 이때 amorphous 상태의 precursor stack을 만들기 위하여 기판에 열은 가하여 주지 않았으며, 각각의 stack 구조에서 가지고 있는 Cu, In, Ga, Se의 총량을 동일하게 유지하기 위하여 각 stack의 증착 시간을 동일하게 유지하였다. Selenization을 위한 RTP 조건은 550, $600^{\circ}C$ 각각에 대하여 1, 5, 10분으로 split을 진행하였다. Precursor stack의 증착 후 관찰한 XRD 결과는 비정질 상태를 잘 나타내었으며, SEM 결과 CIGS precursor stack을 제외한 나머지 구조의 stack에서는 In 박막의 surface roughness로 인하여 박막의 평탄화가 좋지 않음을 확인하였다. CIGS precursor stack의 경우, RTP 온도와 시간 split와 상관없이 결정화가 잘 이루어졌으나 grain의 성장이 부족하였다. 이에 비하여 CIG/Se, CuGa/In/Se, In/CuGa/Se 구조의 precursor stack의 경우, $550^{\circ}C$ 열처리에서는 InSe의 결정상이 관찰 되었으며 $600^{\circ}C$, 5분 이상 열처리에서 CIGS 결정상이 관찰되었다. 이러한 결과는 Se이 metal 원소들과 함께 있는 CIGS 구조에 비하여 metal precursor stack 위에 Se을 증착한 stack 구조들의 경우는 CIGS 결정을 형성하기 위해 Se이 metal 층들로 확산되어 반응을 하여야 하므로 상대적으로 많은 열에너지가 필요한 것으로 이해할 수 있으며, RTP를 이용한 selenization 공정으로 CIGS 박막 태양전지의 흡수층 형성이 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.386-386
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• 2011

탄소나노튜브는 큰 길이 대 직경 비와 뛰어난 전기적 특성으로 인해 차세대 전계 방출 소자로 주목 받고 있다. 실질적인 전계방출 디스플레이로의 응용을 위한 대면적 제작과 유리 기판 사용을 위해 이용되었던 페이스트(paste)법은 높은 전기장 하에서 장시간 전계방출시 탄소나노튜브 전계방출원과 페이스트(paste)간의 낮은 접착력 때문에 발생하는 탄소나노튜브의 탈루현상(omission)과 유기물질(organic paste)에서 발생하는 탈기체(out-gassing) 문제점이 있었다. 최근 이런 문제점을 개선하기 위해 유기물질(organic paste)를 대체하여 금속바인더(metal binder) 물질을 사용한 결과들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 유리기판 위에 제작된 탄소나노튜브 전계방출원의 수명 향상을 위하여 금속바인더와 후속 열처리법의 변화에 따른 전계방출 안정성을 분석하였다. 금속바인더는 접합층/ 접착층(soldering layer/ adhesive layer)으로 구성되어 있으며, 일반적인 소다석회유리(soda-lime glass)에 스퍼터(DC magnetron sputtering system)를 이용하여 증착하였다. 접착층은 유리기판과 접합층의 접착력 향상을 위해 사용되며, 접합층은 기판과 탄소나노튜브 전계방출원을 접합하는 역할과 전계방출 측정시 전극이 되기 때문에 우수한 전기 전도성과 내산화성을 필요로 한다. 본 실험에서는 일반적으로 유리기판과 접착력이 좋다고 알려진 Cr, Ti, Ni, Mo을 접착층으로 사용하였으며, 접합성과 전기전도성, 내산화성이 뛰어난 귀금속 계열의 금속을 접합층으로 사용하였다. 탄소나노튜브를 1,2-디클로로에탄(1,2-dichloroethane, DCE)에 분산시킨 용액을 스프레이방법을 이용하여 증착시켰으며, 후속 열처리 방법을 통하여 접합층과 결합시켰다. 금속바인더와 후속 열처리법의 변화에 따른 접착력과 표면형상(morphology)의 변화를 주사전자현미경(scanning electron microscopy)를 이용하여 분석하였으며, 다이오드 타입에 디씨 바이어스(DC bias)를 사용하여 전계방출특성을 측정하였다[1,2].

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제11권2호
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• pp.73-76
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• 2010

The copper indium disulfide ($CuInS_2$) thin film was manufactured using sputtering and thermal evaporation methods, and the annealing with sulfurization process was used in the vacuum chamber to the substrate temperature on the glass substrate, the annealing temperature and the composition ratio, and the characteristics thereof were investigated. The $CuInS_2$ thin film was manufactured by the sulfurization of a soda lime glass (SLG) Cu/In/S stacked [1] elemental layer deposited on a glass substrate by vacuum chamber annealing [2] with sulfurization for various times at a temperature of substrate temperature of $200^{\circ}C$. The structure and electrical properties of the film was measured in order to determine the optimum conditions for the growth of $CuInS_2$ ternary compound semiconductor $CuInS_2$ thin films with a non-stoichiometric composition. The physical properties of the thin film were investigated under various fabrication conditions [3,4], including the substrate temperature, annealing temperature and annealing time by X-ray diffraction (XRD), field Emission scanning electron microscope (FE-SEM), and Hall measurement systems. [5] The sputtering rate depending upon the DC/RF power was controlled so that the composition ratio of Cu versus In might be around 1:1, and the substrate temperature affecting the quality of the film was varied in the range of room temperature (RT) to $300^{\circ}C$ at intervals of $100^{\circ}C$, and the annealing temperature of the thin film was varied RT to $550^{\circ}C$ in intervals of $100^{\circ}C$.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권12호
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• pp.842-845
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• 2005

Glass composites containing ceramic fiber have been developed for Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) seals. Effect of glass type, loading pressure and thermal cycle the leak rates of composite seals was investigated. Seal performance of two commercial glasses was compared with that of $SiO_2BaO-B_2O_3$ glass synthesized in this work. The leak rate for seals made of pyrex(R) increases from $\~0.0005\;to\;\~0.004sccm/cm$ as the gas pressure increases from 10 to 50 kPa. The soda lime silicate glass seal shows the leak rate two times higher than the one made of pyrex(R) or $SiO_2BaO-B_2O_3$ glass. The viscosity of glass at the seal test temperature is presumed to affect the leak rate of the glass seal. As the applied loading pressure increases from 0.4 to 0.8 MPa at $750^{\circ}C$, the leak rate decreases from 0.038 to 0.024 sccm/cm for composite seals. It has been found that during 50 thermal cycles between $450^{\circ}C\;to\;700^{\circ}C$ leak rates remained almost constant, ranging from 0.025 to 0.03sccm/cm. The results showed an excellent thermal cycle stability as well as sealability of the glass matrix ceramic fiber composite seals.

• 한국재료학회지
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• 제20권8호
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• pp.412-417
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• 2010

Mo thin films were used for the back electrode because of the low resistivity in the Mo/$CuInGaSe_2$ contact in chalcopyrite solar cells. $1\;{\mu}m$ thick Mo thin films were deposited on soda lime glass by varying the Ar pressure with the dc-magnetron sputtering process. The effects of the Ar pressure on the morphology of the Mo back electrode were studied and the relationships between the morphology and electro-optical properties, namely, the resistivity as well as the reflectance of the Mo thin films, were investigated. The resitivity increased from $24\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$ to $11833\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$; this was caused by the increased surface defect and low crystallinity as the Ar pressure increased from $3{\times}10^{-3}$ to $3{\times}10^{-2}\;Torr$. The surface morphologies of the Mo thin films changed from somewhat coarse fibrous structures to irregular and fine celled structures with increased surface cracks along the cell boundaries, as the Ar pressure increased from $3{\times}10^{-3}$ to $3{\times}10^{-2}\;Torr$. The changes of reflectances in the visible light range with Ar pressures were mainly attributed to the surface morphological changes of the Mo thin films. The reflectance in the visible light range showed the highest value of 45% at $3{\times}10^{-3}\;Torr$ and decreased to 18.5% at $3{\times}10^{-2}\;Torr$.

• 한국재료학회지
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• 제23권1호
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• pp.7-12
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• 2013

The $Cu_2ZnSnS_4$ (CZTS) thin film solar cell is a candidate next generation thin film solar cell. For the application of an absorption layer in solar cells, CZTS thin films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) at substrate temperature of $300^{\circ}C$ without post annealing process. Deposition time was carefully adjusted as the main experimental variable. Regardless of deposition time, single phase CZTS thin films are obtained with no existence of secondary phases. Irregularly-shaped grains are densely formed on the surface of CZTS thin films. With increasing deposition time, the grain size increases and the thickness of the CZTS thin films increases from 0.16 to $1{\mu}m$. The variation of the surface morphology and thickness of the CZTS thin films depends on the deposition time. The stoichiometry of all CZTS thin films shows a Cu-rich and S-poor state. Sn content gradually increases as deposition time increases. Secondary ion mass spectrometry was carried out to evaluate the elemental depth distribution in CZTS thin films. The optimal deposition time to grow CZTS thin films is 150 min. In this study, we show the effect of deposition time on the structural properties of CZTS thin film deposited on soda lime glass (SLG) substrate using PLD. We present a comprehensive evaluation of CZTS thin films.