In order to understand the difference in SiC deposition between the $CH_3SiCl_3-H_2$ and $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ systems, we calculate the phase stability among ${\beta}$-SiC, graphite and silicon. We constructed the phase-diagram of ${\beta}$-SiC over graphite and silicon via computational thermodynamic calculation considering pressure (P), temperature (T) and gas composition (C) as variables. Both P-T-C diagrams showed a very steep phase boundary between the SiC+C and SiC region perpendicular to the H/Si axis, and also showed an SiC+Si region with a H/Si value of up to 6700 in the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$, and 5000 in the $CH_3SiCl_3-H_2$ system. This difference in phase boundaries is explained by the ratio of Cl to Si, which is 4 for the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system and 3 for the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system. Because the C/Si ratio is fixed at 1 in the $CH_3SiCl_3-H_2$ system while it can be variable in the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system, the functionally graded material is applicable for better mechanical bonding during SiC coating on graphite substrate in the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system.
This paper briefly introduces silicon based thin film solar cells: amorphous (a-Si:H), microcrystalline ${\mu}c-Si:H$ single junction and $a-Si:H/{\mu}c-Si:H$ tandem solar cells. The major difference of a-Si:H and ${\mu}c-Si:H$ cells comes from electro-optical properties of intrinsic Si-films (active layer) that absorb incident photon and generate electron-hole pairs. The a-Si:H film has energy band-gap (Eg) of 1.7-1.8eV and solar cells incorporating this wide Eg a-Si:H material as active layer commonly give high voltage and low current, when illuminated, compared to ${\mu}c-Si:H$ solar cells that employ low Eg (1.1eV) material. This Eg difference of two materials make possible tandem configuration in order to effectively use incident photon energy. The $a-Si:H/{\mu}c-Si:H$ tandem solar cells, therefore, have a great potential for low cost photovoltaic device by its various advantages such as low material cost by thin-film structure on low cost substrate instead of expensive c-Si wafer and high conversion efficiency by tandem structure. In this paper, the structure, process and operation properties of Si-based thin-film solar cells are discussed.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.322.1-322.1
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2014
Many research groups have studied tandem or multi-junction cells to overcome this low efficiency and degradation. In multi-junction cells, band-gap engineering of each absorb layer is needed to absorb the light at various wavelengths efficiently. Various absorption layers can be formed using multi-junctions, such as hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H), amorphous silicon germanium (a-SiGe:H) and microcrystalline silicon (${\mu}c$-Si:H), etc. Among them, ${\mu}c$-Si:H is the bottom absorber material because it has a low band-gap and does not exhibit light-induced degradation like amorphous silicon. Nevertheless, ${\mu}c$-Si:H requires a much thicker material (>2 mm) to absorb sufficient light due to its smaller light absorption coefficient, highlighting the need for a high growth rate for productivity. ${\mu}c$-SiGe:H has a much higher absorption coefficient than ${\mu}c$-Si:H at the low energy wavelength, meaning that the thickness of the absorption layer can be decreased to less than half that of ${\mu}c$-Si:H. ${\mu}c$-SiGe:H films were prepared using 40 MHz very high frequency PECVD method at 1 Torr. SiH4 and GeH4 were used as a reactive gas and H2 was used as a dilution gas. In this study, the ${\mu}c$-SiGe:H layer for triple solar cells applications was performed to optimize the film properties.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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v.35D
no.11
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pp.70-77
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1998
Ni/SiC Schottky diodes have been fabricated using epitaxial 4H-SiC and 6H-SiC wafers. The epitaxial n-type layers were grown on $n^{+}$ substrates, with a doping density of 4.0$\times$10$^{16}$ c $m^{-3}$ and a thickness of 10${\mu}{\textrm}{m}$. Oxide-termination has been adopted in order to obtain high breakdown voltage and low leakage current. The fabricated Ni/4H-SiC and Ni/6H-SiC Schottky barrier diodes show excellent rectifying characteristics up to the measured temperature range of 55$0^{\circ}C$. In case of oxide-terminated Schottky barrier diodes, breakdown voltage of 973V(Ni/4H-SiC) and 920V(Ni/6H-SiC), and a very low leakage current of less than 1nA at -800V has been observed at room temperature. On non-terminated Schottky barrier diodes, breakdown voltages were 430V(Ni/4H-SiC) and 160v(Ni/6H-SiC). At room temperature, SBH(Schottky Barrier Height), ideality factor and specific on-resistance were 1.55eV, 1.3, 3.6$\times$10$^{-2}$$\Omega$.$\textrm{cm}^2$ for Ni/4H-SiC Schottky barrier diodes, and 1.24eV, 1.2, 2.6$\times$10$^{-2}$$\Omega$.$\textrm{cm}^2$/ for Ni/SH-SiC Schottky barrier diodes, respectively. These results show that both Ni/4H-SiC and Ni/6H-SiC Schottky barrier diodes are very promising for high-temperature and high power applications.s..
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.7
no.3
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pp.468-473
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2003
In this paper, for enhancement of property on a-Si:H TFTs We measure interface characteristics of ferroelectrics thin film and a-Si:H thin film. First, SrTiO$_3$ thin film is deposited bye-beam evaporation. Deposited films are annealed for 1 hour in N2 ambient at $150^{\circ}C∼600^{\circ}C$. Dielectric characteristics of deposited SrTiO$_3$ films are very good because dielectric constant shows 50∼100 and breakdown electric field are 1 ∼ 1.5 MV/cm. a-SiN:H,a-Si:H(n-type a-Si:H) are deposited onto SrTiO$_3$ film to make MFNS(Meta1/ferroelectric/a-SiN:H/a-Si:H) by PECVD. After the C-V measurement for interface characteristics, MFNS structure shows no difference with MNS(Metal/a-SiN:H/a-Si:H) structure in C-V characteristics but the insulator capacitance value of MFNS structure is much higher than the MNS because of high dielectric constant of ferroelectric.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.7
no.2
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pp.197-206
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1997
A SiC epilayer on the 6H-SiC crystal substrate was grown by chemical vapor deposition (CVD). The crystal structure of the SiC epilayer was investigated by using the X-ray diffraction patterns and the Roman scattering spectroscopy. The SiC epilayer on the 6H-SiC substrate was grown to be homoepilayer by CVD. In order to distinguish a certain SiC polytype mixed in the SiC crystal grown by the modified Lely method, we have calculated the X-ray diffraction intensities and Brags angles of the typical SiC crystal powders. By comparing the measured X-ray diffraction pattern with the calculated ones, it was identified that the SiC crystal grown by the modified Lely method was the 6H-SiC crystal mixed some 15R-SiC.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.10
no.1
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pp.5-12
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2000
As a semiconductor material for electronic devices operated under extreme environmental conditions, silicon carbides (SiCs) have been intensively studied because of their excellent electrical, thermal and other physical properties. The growth characteristics of single- crystalline 6H-SiC homoepitaxial layers grown by a thermal chemical vapor deposition (CVD) were investigated. Especially, the successful growth condition of 6H-SiC homoepitaxial layers using a SiC-uncoated graphite susceptor that utilized Mo-plates was obtained. The CVD growth was performed in an RF-induction heated atmospheric pressure chamber and carried out using off-oriented ($3.5^{\circ}$tilt) substrates from the (0001) basal plane in the <110> direction with the Si-face side of the wafer. In order to investigate the crystallinity of grown epilayers, Nomarski optical microscopy, transmittance spectra, Raman spectroscopy, XRD, Photoluninescence (PL) and transmission electron microscopy (TEM) were utilized. The best quality of 6H-SiC homoepitaxial layers was observed in conditions of growth temperature $1500^{\circ}C$ and C/Si flow ratio 2.0 of $C_3H_8$ 0.2 sccm & $SiH_4$ 0.3 sccm.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2003.05a
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pp.501-504
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2003
In this paper, for enhancement of property on a-Si:H TFTs We measure interface characteristics of ferroelectrics thin film and a-Si:H thin film. First, SrTiO$_3$ thin film is deposited bye-beam evaporation. Deposited films are annealed for 1 hour in N2 ambient at 150$^{\circ}C$ ∼ 600$^{\circ}C$. Dielectric characteristics of deposited SrTiO$_3$ films are very good because dielectric constant shows 50∼100 and breakdown electric field are 1∼1.5MV/cm. a-SiN:H,a-Si:H(n-type a-Si:H) are deposited onto SrTiO$_3$ film to make MFNS(Metal/ferroelectric/a-SiN:H/a-Si:H) by PECVD. After the C-V measurement for interface characteristics, MFNS structure shows no difference with MNS(Metal/a-SiN:H/a-Si:H) structure in C-V characteristics but the insulator capacitance value of MFNS structure is much higher than the MNS because of high dielectric constant of ferroelectrics.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.26
no.6
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pp.441-445
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2013
ZnO nanowires on the a-, c- and m-plane oriented 4H-SiC substrates were grown by using a high temperature tube furnace. Ti/Au electrodes were deposited on ZnO nanowires and a-, c- and m-plane 4H-SiC substrates, respectively. The shape and density of the ZnO nanowires were investigated by field emission scanning electron microscope. It was found that the growth direction of nanowires depends strongly on growth parameters such as growth temperature and pressure. In this work, The sensitivity of nanowires formed a-, c- and m-plane oriented 4H-SiC gas sensor was measured at $300^{\circ}C$ with CO gas concentration of 80%. The nanowires grown on a-plane oriented 4H-SiC show improved sensing performance than those on c- and m-plane oriented 4H-SiC due to the increased density of nanowire on a-plane 4H-SiC.
B-doped hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H) thin films were prepared by plasma-enhanced chemical-vapor deposition in a gas mixture of $SiH_4$, $CH_4$ and $B_2H_6$. Microstructures and chemical properties of a-SiC:H films grown with varing the volume ratio of $CH_4$ to $SiH_4$ were characterized with various analysis methods including scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffractometry(XRD), Raman spectroscopy, Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), UV absorption spectroscopy and photoconductivity measurements. While Si:H films grown without $CH_4$ showed amorphous state, the addition of $CH_4$ during deposition enhanced the development of a microcrystalline phase. By introducing C atoms into the film, Si-Si and Si--$\textrm{H}_{n}$ bonds of a -Si:H films were gradually replaced by Si-C, C-C, and Si--$\textrm{C}_{n}\textrm{H}_{m}$ bonds. Consequently, the electrical resistivity and optical bandgap of a-SiC:H films were increased with the C concentration in the film.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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