• Korean Journal of Materials Research
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• v.15 no.6
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• pp.413-418
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• 2005

Perovskite $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr,Ti)O_3[PNN-PZT]$ ceramics were synthesized by conventional ceramic processing technique. In order to modify piezoelectric properties for sensor application in this system, NiO addition was considered to provide $Ni^{+2}$ as an acceptor, which was known to occupy with B site in the structure. The effect of NiO addition up to $8\;mol\%$ on the following piezoelectric properties as well as sintering properties was investigated. When NiO added more than $1\;mol\%$, average grain size was decreased and second phase was found to form. Moreover, the second phase caused decrease in relative dielectric constant $(\varepsilon_{33}T/\varepsilon0)$, electro-mechanical coupling factor $(k_p)$, and piezoelectric charge constant $(d_{33})$, while increasing mechanical quality factor $(Q_m)$. When $1\;mol\%$ NiO was added, density, dielectric properties and piezoelectric properties were abruptly increased.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.204-205
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• 2011

In thin film silicon solar cells, p-i-n structure is adopted instead of p/n junction structure as in wafer-based Si solar cells. PECVD is a most widely used thin film deposition process for a-Si:H or ${\mu}c$-Si:H solar cells. For best performance of thin film silicon solar cell, the dopant profiles at p/i and i/n interfaces need to be as sharp as possible. The sharpness of dopant profiles can easily achieved when using multi-chamber PECVD equipment, in which each layer is deposited in separate chamber. However, in a single-chamber PECVD system, doped and intrinsic layers are deposited in one plasma chamber, which inevitably impedes sharp dopant profiles at the interfaces due to the contamination from previous deposition process. The cross-contamination between layers is a serious drawback of a single-chamber PECVD system in spite of the advantage of lower initial investment cost for the equipment. In order to resolve the cross-contamination problem in single-chamber PECVD systems, flushing method of the chamber with NH3 gas or water vapor after doped layer deposition process has been used. In this study, a new plasma process to solve the cross-contamination problem in a single-chamber PECVD system was suggested. A single-chamber VHF-PECVD system was used for superstrate type p-i-n a-Si:H solar cell manufacturing on Asahi-type U FTO glass. A 80 MHz and 20 watts of pulsed RF power was applied to the parallel plate RF cathode at the frequency of 10 kHz and 80% duty ratio. A mixture gas of Ar, H2 and SiH4 was used for i-layer deposition and the deposition pressure was 0.4 Torr. For p and n layer deposition, B2H6 and PH3 was used as doping gas, respectively. The deposition temperature was $250^{\circ}C$ and the total p-i-n layer thickness was about $3500{\AA}$. In order to remove the deposited B inside of the vacuum chamber during p-layer deposition, a high pulsed RF power of about 80 W was applied right after p-layer deposition without SiH4 gas, which is followed by i-layer and n-layer deposition. Finally, Ag was deposited as top electrode. The best initial solar cell efficiency of 9.5 % for test cell area of 0.2 $cm^2$ could be achieved by applying the in-situ plasma cleaning method. The dependence on RF power and treatment time was investigated along with the SIMS analysis of the p-i interface for boron profiles.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.153-153
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• 2010

p-i-n 형 비정질 실리콘 박막 태양전지에서 p층은 창물질(window material)로서 전기 전도도가 크고, 빛 흡수가 적어야한다. p층의 두께가 얇으면 p층 전체가 depletion layer가 되고 충분한 diffusion potential을 얻을 수 없어 open-circuit voltage ($V_{oc}$)가 작아진다. 반대로 p층 두께가 두꺼워지면 빛 흡수가 증가하고, 표면 재결합이 문제가 되어 변환효율이 감소한다. 밴드갭이 큰 물질로 창층을 제작하게 되면 보다 짧은 파장의 입사광이 직접 i층을 비추므로 Short-circuit current ($I_{sc}$) 와 fill factor를 증가시킬 수 있다. 하여 본 연구에서는 기존의 창층으로 사용되는 Boron을 doping한 p-type a-Si:H 대신에 $N_2O$를 첨가한 p-type a-$SiO_x$:H의 $N_2O$ flow rate에 따른 밴드갭의 변화에 관한 연구를 수행하였다. p-type a-$SiO_x$:H Layer는 $SiH_4$, $H_2$, $N_2O$, $B_2H_6$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 $SiH_4$, 가스와 $H_2$ 가스의 혼합비는 1:20, $B_2H_6$ 농도는 0.5%로 고정 하였으며 $N_2O$의 flow rate을 가변하며 증착하였다. $N_2O$의 가변조건은 5에서 50sccm으로 가변하여 증착하며 일반적으로 사용되는 RF-PECVD (13.56MHz)를 이용하였고 증착 온도는 175도, 전극간의 거리는 40mm, 파워와 압력은 30W, 700mTorr로 고정하여 진행하였다. 전기적 특성을 알아보기 위해 eagle 2000 Glass를 사용하였고 구조적 특성은 p-type wafer를 사용하여 각각 대략 200nm의 두께로 증착하였다. 증착 두께는 Ellipsometry를 이용하였으며 전기 전도도는 Agilent사의 4156c를 구조적특성은 FT-IR을 사용하여 측정하였다. Conductivity(${\sigma}_d$)는 $N_2O$가 증가함에 따라 $8.73\;{\times}\;10^{-6}$에서 $5.06\;{\times}\;10^{-7}$으로 감소하였고 optical bandgap ($E_{opt}$)은 1.71eV에서 2.0eV로 증가함을 알 수 있었다. 또한 reflective index(n)의 경우는 4.32에서 3.52로 감소함을 나타내었다. 기존의 p-type a-Si:H에 비해 상당한 $E_{opt}$을 가지므로 빛 흡수에 의한 손실을 줄임으로서 $V_oc$를 향상 시킬 수 있으며 동시에 짧은 파장에서의 입사광이 직접 i층을 비추므로 $I_{sc}$와 FF를 향상 시킬 수 있으리라 예상된다. 다소 낮은 전도도만 개선한다면 고효율의 박막 태양전지를 제작 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.456-456
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• 2010

CMOS 소자가 서브마이크론($0.1\;{\mu}m$) 이하로 스케일다운 되면서 단채널 효과(short channel effect), 게이트 산화막(gate oxide)의 누설전류(leakage current)의 증가와 높은 직렬저항(series resistance) 등의 문제가 발생한다. CMOS 소자의 구동전류(drive current)를 높이고, 단채널 효과를 줄이기 위한 가장 효율적인 방법은 소스 및 드레인의 얕은 접합(shallow junction) 형성과 직렬 저항을 줄이는 것이다. 플라즈마 도핑 방법은 플라즈마 밀도 컨트롤, 주입 바이어스 전압 조절 등을 통해 저 에너지 이온주입법보다 기판 손상 및 표면 결함의 생성을 억제하면서 고농도로 얕은 접합을 형성할 수 있다. 그리고 얕은 접합을 형성하기 위해 주입된 불순물의 활성화와 확산을 위해 후속 열처리 공정은 높은 온도에서 짧은 시간 열처리하여 불순물 물질의 활성화를 높여주면서 열처리로 인한 접합 깊이를 얕게 해야 한다. 그러나 접합의 깊이가 줄어듦에 따라서 소스 및 드레인의 표면 저항(sheet resistance)과 접촉저항(contact resistance)이 급격하게 증가하는 문제점이 있다. 이러한 표면저항과 접촉저항을 줄이기 위한 방안으로 실리사이드 박막(silicide thin film)을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 (100) p-type 웨이퍼 He(90 %) 가스로 희석된 $PH_3$(10 %) 가스를 사용하여 플라즈마 도핑을 실시하였다. 10 mTorr의 압력에서 200 W RF 파워를 인가하여 플라즈마를 생성하였고 도핑은 바이어스 전압 -1 kV에서 60 초 동안 실시하였다. 얕은 접합을 형성하기 위한 불순물의 활성화는 ArF(193 nm) excimer laser를 통해 $460\;mJ/cm^2$의 에니지로 열처리를 실시하였다. 그리고 낮은 접촉비저항과 표면저항을 얻기 위해 metal sputter를 통해 TiN/Ti를 $800/400\;{\AA}$ 증착하고 metal RTP를 사용하여 실리사이드 형성 온도를 $650{\sim}800^{\circ}C$까지 60 초 동안 열처리를 실시하여 $TiSi_2$ 박막을 형성하였다. 그리고 $TiSi_2$의 두께를 측정하기 위해 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 측정하였다. 화학적 결합상태를 분석하기 위해 XPS(X-ray photoelectronic)와 XRD(X-ray diffraction)를 측정하였다. 접촉비저항, 접촉저항과 표면저항을 분석하기 위해 TLM(Transfer Length Method) 패턴을 제작하여 I-V 특성을 측정하였다. TEM 측정결과 $TiSi_2$의 두께는 약 $580{\AA}$ 정도이고 morphology는 안정적이고 실리사이드 집괴 현상은 발견되지 않았다. XPS와 XRD 분석결과 실리사이드 형성 온도가 $700^{\circ}C$에서 C54 형태의 $TiSi_2$ 박막이 형성되었고 가장 낮은 접촉비저항과 접촉저항 값을 가진다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.11
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• pp.778-783
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• 2000

Effects of the $Al_2$O$_3$surface protective layer, deposited on the SnO$_2$sensing layer by aerosol flame deposition (AFD) method, on the sensing properties of SnO$_2$thin film ags sensors were investigated.Effects of Pt doping to the $Al_2$O$_3$surface protective layer on the selectivity of CH$_4$ gas were also investigated. 0.3$\mu\textrm{m}$ thick SnO$_2$thin sensing layers on Pt electrodes were prepared by R.F. magnetron sputtering with R.F. power of 50 W, at working pressure of 4mTorr, and at 20$0^{\circ}C$ for 30 min. $Al_2$O$_3$surface protective layers on SnO$_2$layers were prepared by AFD using a diluted aluminum nitrade (Al(NO$_3$).9$H_2O$) solution. The sensitivity of CO gas in the SnO$_2$gas sensor with an $Al_2$O$_3$surface protective layer was significantly decreased. But that of CH$_4$gas remained almost same with pure SnO$_2$gas sensor. This result shows that the selectivity of CH$_4$gas is increased because of the $Al_2$O$_3$surface protective layer. In the case of SnO$_2$gas sensors with Pt-doped $Al_2$O$_3$surface protective layers, low sensing property to CO gas and high sensing property to CH$_4$were observed. This results in the increasing of selectivity of CH$_4$gas selectivity are discussed.