• 한국결정성장학회지
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• 제11권4호
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• pp.138-147
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• 2001

수평 전기로에서 $ZnIn_{2}S_{4}$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100) 기판 위에 성장시겼다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막은 증발원의 온도를 $610^{\circ}C$, 기판의 온도를 $450^{\circ}C$로 성장시켰고 성장 속도는 0.5$\mu\textrm{m}$/hr로 확인되었다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 $10^{\circ}$K에서 광발광 (photoluminescence) 스펙트럼이 433nm (2.8633 eV)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요동곡성 (DCRC)의 반폭치(FWHM)도 133 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 $293^{\circ}$K에서 각각 $8.51{\times}10^{17}electron{\textrm}{cm}^{-3}$, 291$\textrm{cm}^2$/V-s 였다. $ZnIn_{2}S_{4}$ 단결정 박막의 광전류 단파장대 봉우리들로부터 $10^{\circ}$K에서 측정된 ${\Delta}$Cr(crystal field splitting)은 0.1678 eV, ${\Delta}$So (spin orbit coupling)는 0.0148eV였다. $10^{\circ}$K의 광발광 측정으로부터 고품질의 결정에서 볼 수 있는 free exciton 과 매우 강한 세기의 중성 주개 bound exciton 등의 피크가 관찰되었다. 이때 증성 주개 bound exciton 의 반치폭과 결합 에너지는 각각 9meV와 26meV였다. 또한 Haynes rule에 의해 구한 불순물의 활성화 에너지는 130meV였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 춘계종합학술대회
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• pp.524-527
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• 2007

이온 빔 스퍼터법을 이용하여 저속성장으로 동시 증착에 의해 $Bi_2Sr_2Ca_{n-1}Cu_nO_x$(n=0, 1, 2) 박막을 제작하였다. Bi 2212 상은 기판온도 $750\sim795^{\circ}C$의 범위에서 나타났으며, $750^{\circ}C$보다 저온 측에서는 Bi 2201의 단일강이 존재하였나. 그러나, 조성과 관계되는 $PO_3$에 대해서 크게 변하지 않았다. 그리고 임계온도(Tc)가 $45\sim90K$ 가지는 c축 배향한 고품질의 Bi 2212 박막을 얻었다. 소수의 박막에서는 소량의 CuO가 불순물로 관찰되었으며, 얻어진 모든 박막에서 $CaCuO_2$의 불순물 상은 관찰되지 않았다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.1115-1121
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• 2007

이온 빔 스퍼터법을 이용하여 저속성장으로 동시 증착에 의해 $Bi_2Sr_2Ca{_{n-1}}Cu_nO_x$(n=0,1,2) 박막을 제작하였다. Bi 2212 상은 기판온도 $750{\sim}795^{\circ}C$의 범위에서 나타났으며, $750^{\circ}C$보다 저온 측에서는 Bi 2201의 단일상이 존재하였다. 그러나, 조성과 관계되는 $PO_3$은 압력 변화에 대해서는 관찰되지 않았다. 그리고 $45{\sim}90K$의 임계온도(Tc)를 갖는 c축 배향한 고품질의 Bi 2212 박막을 얻었다. 소수의 박막에서는 소량의 CuO가 불순물로 관찰되었으며, 얻어진 모든 박막에서 $CaCuO_2$ 의 불순물 상은 관찰되지 않았다.

• 한국재료학회지
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• 제10권1호
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• pp.21-28
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• 2000

내열금속인 W, Ti와 이들의 질화물인 $W_2$N, TiN 박막을 이용하여 탄화규소 ohmic 접촉을 연구하였다. 열처리 온도에 따른 고온 안정성과 전기적 특성 및 상호 확산 억제 특성을 고찰함으로써 이들 질화물의 고온에서 안정한 ohmic 접촉으로 이용가능성을 조사하였다. 새로운 유기화합물 원료인 bis-trimethylsilylmethane을 이용하여 화학기상 증착법으로 증착한 단결정 $\beta$-SiC 박막과 W이 가장 낮은 접촉 비저항, 2.17$\times$10(sup)-5Ω$\textrm{cm}^2$를 보였으며, Ti 계열은 상대적으로 높은 접촉 비저항 값을 나타내었다. 이들 전극 위에 산화 방지막으로 Pt 박막을 증착함으로써 전극의 산화를 막을 수 있었으며, 질화물 전극은 고온에서 금속접촉에 비해 안정한 전기적 특성을 나타내었고, 상호 확산 방지 특성 면에도 우수한 특성을 지니고 있음을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.65-65
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• 2012

Copper zinc tin sulfide ($Cu_2ZnSnS_4$, CZTS) is a very promising material as a low cost absorber alternative to other chalcopyrite-type semiconductors based on Ga or In because of the abundant and economical elements. In addition, CZTS has a band-gap energy of 1.4~1.5eV and large absorption coefficient over ${\sim}10^4cm^{-1}$, which is similar to those of $Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS) regarded as one of the most successful absorber materials for high efficient solar cell. Most previous works on the fabrication of CZTS thin films were based on the vacuum deposition such as thermal evaporation and RF magnetron sputtering. Although the vacuum deposition has been widely adopted, it is quite expensive and complicated. In this regard, the solution processes such as sol-gel method, nanocrystal dispersion and hybrid slurry method have been developed for easy and cost-effective fabrication of CZTS film. Among these methods, the hybrid slurry method is favorable to make high crystalline and dense absorber layer. However, this method has the demerit using the toxic and explosive hydrazine solvent, which has severe limitation for common use. With these considerations, it is highly desirable to develop a robust, easily scalable and relatively safe solution-based process for the fabrication of a high quality CZTS absorber layer. Here, we demonstrate the fabrication of a high quality CZTS absorber layer with a thickness of 1.5~2.0 ${\mu}m$ and micrometer-scaled grains using two different non-vacuum approaches. The first solution-processing approach includes air-stable non-toxic solvent-based inks in which the commercially available precursor nanoparticles are dispersed in ethanol. Our readily achievable air-stable precursor ink, without the involvement of complex particle synthesis, high toxic solvents, or organic additives, facilitates a convenient method to fabricate a high quality CZTS absorber layer with uniform surface composition and across the film depth when annealed at $530^{\circ}C$. The conversion efficiency and fill factor for the non-toxic ink based solar cells are 5.14% and 52.8%, respectively. The other method is based on the nanocrystal dispersions that are a key ingredient in the deposition of thermally annealed absorber layers. We report a facile synthetic method to produce phase-pure CZTS nanocrystals capped with less toxic and more easily removable ligands. The resulting CZTS nanoparticle dispersion enables us to fabricate uniform, crack-free absorber layer onto Mo-coated soda-lime glass at $500^{\circ}C$, which exhibits a robust and reproducible photovoltaic response. Our simple and less-toxic approach for the fabrication of CZTS layer, reported here, will be the first step in realizing the low-cost solution-processed CZTS solar cell with high efficiency.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.119-125
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• 2000

가시광선을 이용하여 수용액 상태의 황화수소부터 수소를 제조하기 위해 사용되는 CdS 입자막전극의 광효율 개선과 광안정성 향상을 위해 막전극을 표면처리하였다. CdS 입자막 전극에 사용되는 CdS 입자는 $Cd{NO_3}{\cdot}9H_2O$와 $Na_2S{\cdot}4H_2O$의 혼합 침전법에 의해 제조하였다. 입자 결정상을 제어하기 위해 고압반응기에서 온도를 바꿔가며 12시간 동안 수열처리하였다. 이렇게 제조된 CdS 졸을 이용하여 캐스팅법으로 막전극을 제조하였으며, $TiCl_4$ 수용액을 사용하여 후처리 하였다. CdS 입자의 결정상은 XRD pattern으로 확인하였고, 평균 일차입자크기는 XRD pattern과 Scherrer 식에 의해 계산하였다. 입자 형상과 막 표면 형태는 SEM으로 관찰하였다. 수소 발생은 Xe램프가 장착된 연속흐름 광반응 장치를 이용하여 광전기화학적 방법과 광화학적 방법으로 각각 측정하였다. $TiCl_4$로 표면처리한 막전극의 광전류는 처리하지 않았을 때 보다 평균 2배가량 증가한 $4.0mA/cm^2$ 정도를 나타내었다. 수소발생량도 $2.4{\times}10^4mol/hr$ 정도로서 처리하지 않았을 때 보다 크게 증가하였다.

• 한국진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.40-45
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• 2008

유리기판 위에 약 500 nm 의 두께로 성장된 ZnO층의 구조적, 광학적, 전기적 성질에 미치는 갈륨도핑의 영향에 대하여 연구 하였다. 다결정 ZnO 와 GZO 층은 상온에서 radio frequency magnetron sputtering 법을 사용하여 성장되었다. 투과전자현미경 (TEM)과 x-ray 회절분석 (XRD)에 의하면, 갈륨이 도핑된 ZnO 박막의 결정성은 ZnO에 비하여 향상되었고 (002)방향을 따라 우선성장 되었음이 발견되었다. GZO 박막의 투과도는 가시광 영역에서 ZnO 박막에 비해 약 10% 정도 향상된 것으로 나타났다. PL 분석에 따르면, NBE emission 세기와 DL emission 세기의 비는 GZO 와 ZnO의 경우 각각 2.65:1 과 1.27:1로 나타났다. GZO와 ZnO의 비저항은 각각 1.27과 1.61 $\Omega{\cdot}cm$로서 GZO의 전기전도도가 높았다. GZO 와 ZnO의 캐리어농도는 각각 $10^{18}$ and $10^{20}cm^2$/Vs으로 측정되었다. 본 실험결과 따르면, Ga 도핑으로 인해 ZnO 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성이 향상되었음을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제7권3호
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• pp.464-472
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• 1996

이온화 클러스터 빔 증착에 의한 박막 형성 기구를 연구하였다. 가속전압, 기판온도, 표면이동 활성화에너지, 임계핵 크기 등이 박막의 결정입자크기 및 표면 평활도에 미치는 영향을 조사하기 위하여 Monte-Carlo방법에 근거한 전산 모사 프로그램을 개발하였다. 클러스터의 운동에너지가 박막형성에 미치는 영향을 관찰함으로써 높은 가속전압이 입자들의 표면이동에너지를 증가시키며 단결정막의 생성을 용이하게 함을 알 수 있었다. 기판온도가 증가함에 따라 입자의 운동에너지 소산(dissipation)속도는 느려지고 따라서 결정입자의 크기가 커졌다. 이러한 효과는 임계핵 크기가 클수록 두드러졌다. 표면이동 활성화에너지는 입자와 기판간의 상호작용력과 운동에너지 소산속도에 영향을 미침이 발견되었다. 가속전압, 기판온도, 표면이동 활성화에너지는 박막의 평활도에 복합적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.329-329
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• 2007

Photoconductive poly crystalline lead oxide coated on amorphous thin film transistor (TFT) arrays is the best candidate for direct digital x-ray detector for medical imaging. Thicker films with lessening density often show lower x-ray induced charge generation and collection becomes less efficient. In this work, we present a new methodology used for the high density deposition of PbO. We investigate the structural properties of the films using X-ray diffraction and electron microscopy experiments. The film coatings of approximately $200\;{\mu}m$ thickness were deposited on $2"{\times}2"$ conductive-coated glass substrates for measurements of dark current and x-ray sensitivity. The lead oxide (PbO) films of $200\;{\mu}m$ thickness were deposited on glass substrates using a wet coating process in room temperature. The influence of post-deposition annealing on the characteristics of the lead oxide films was investigated in detail. X-ray diffraction and scanning electron microscopy, and atomic force microscopy have been employed to obtain information on the morphology and crystallization of the films. Also we measured dark current, x-ray sensitivity and linearity for investigation of the electrical characteristics of films. It was found that the annealing conditions strongly affect the electrical properties of the films. The x-ray induced output charges of films annealed in oxygen gas increases dramatically with increasing annealing temperatures up to $500^{\circ}C$ but then drops for higher temperature anneals. Consequently, the more we increase the annealing temperatures, the better density and film quality of the lead oxide. Analysis of this data suggests that incorporation and decomposition reactions of oxygen can be controlled to change the detection properties of the lead oxide film significantly. Post-deposition thermal annealing is also used for densely film. The PbO films that are grown by new methodology exhibit good morphology of high density structure and provide less than $10\;pA/mm^2$ dark currents as they show saturation in gain (at approximate fields of $4\;V/{\mu}m$). The ability to operate at low voltage gives adequate dark currents for most applications and allows voltage electronics designs.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.446-446
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• 2009

표면 패시베이션 기술로 이용되는 수소화된 실리콘 질화막은 제조원가의 절감을 위한 실리콘 기판재료의 두께 감소에 따른 특성상의 문제점을 해결하기 위해 중요한 영향을 미치는 요소이다. 실리콘 질화막은 강한 기계적 강도, 우수한 유전적 특성, 수문에 의한 부식과 유동적 이온에 대한 우수한 저항력 때문에, 반도체 소자 산업에서 널리 사용되고 있다. 수소화된 실리콘 질화막은 반사방지 특성과 함께 표면 패시베이션의 질을 향상시킬 수 있다. 굴절률 1.9 ~ 2.3 범위에서 쉽게 변화 가능한 수소화된 실리콘 질화막은 굴절률 1.4 ~ 1.5 사이의 열적 산화막 보다 효과적인 반사방지막이다. 수소화된 실리콘 질화막을 사용한 태양전지에서는 효율을 높이기 위해서 기판 표면에서의 케리어 재결합이 억제되어져야한다. 또한, 수소화된 실리콘 질화막은 최적화된 두께와 굴절률을 가져야한다. 본 연구에서는 고효율 태양전지에 적용하기 위해 반송자 수명이 향상된 수소화된 실리콘 질화막을 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 증착하였다. 박막은 $250^{\circ}C\;{\sim}\;450^{\circ}C$에서 증착되었으며 증착된 박막은 1.94 to 2.05 굴절률 값을 가지고 있다. 반송자 수명을 증가시키기 위해 $650^{\circ}C\;{\sim}\;950^{\circ}C$에서 어닐링 하였고 반송자 수명을 측정하여 패시베이션 특성을 분석하였다. 수소화된 실리콘 질화막은 $850^{\circ}C$의 어닐링 온도와 굴절률 2.0 조건에서 가장 좋은 반송자 수명을 나타냈다.