• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.51-55
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• 2011

In this paper, the optimized doping condition of crystalline silicon solar cells with 156 ${\times}$ 156 mm2 area was studied. To optimize the drive-in condition in the doping process, the other conditions except drive-in temperature and time were fixed. After etching 7 ${\mu}m$ of the surface to form the pyramidal structure, the silicon nitride deposited by the PECVD had 75~80 nm thickness and 2 to 2.1 for a refractive index. The silver and aluminium electrodes for front and back sheet, respectively, were formed by screen-printing method, followed by firing in $400-425-450-550-850^{\circ}C$ five-zone temperature conditions to make the ohmic contact. Drive-in temperature was changed in range of $828^{\circ}C$ to $860^{\circ}C$ and time was from 3 min to 40 min. The sheet resistance of wafer was fixed to avoid its effect on solar cell. The solar cell fabricated with various conditions showed the similar conversion efficiency of 17.4%. This experimental result showed the drive-in temperatures and times little influence on solar cell characteristics.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권1호
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• pp.37-43
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• 2011

In this paper, the optimized doping condition of crystalline silicon solar cells with $156{\times}156\;mm^2$ area was studied. To optimize the drive-in temperature in the doping process, the other conditions except variable drive-in temperature were fixed. These conditions were obtained in previous studies. After etching$7\;{\mu}m$ of the surface to form the pyramidal structure, the silicon nitride deposited by the PECVD had 75~80nm thickness and 2 to 2.1 for a refractive index. The silver and aluminium electrodes for front and back sheet, respectively, were formed by screen-printing method, followed by firing in 400-425-450-550-$850^{\circ}C$ five-zone temperature conditions to make the ohmic contact. Drive-in temperature was changed in range of $830^{\circ}C$ to $890^{\circ}C$to obtain the sheet resistance $30{\sim}70\;{\Omega}/{\box}$ with $10\;\Omega}/{\box}$ intervals. Solar cell made in $890^{\circ}C$ as the drive-in temperature revealed 17.1% conversion efficiency which is best in this study. This solar cells showed $34.4\;mA/cm^2$ of the current density, 627 mV of the open circuit voltage and 79.3% of the fill factor.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제13권3호
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• pp.27-33
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• 2014

To develop high efficiency crystalline solar cells, the $SiN_x$ film for surface passivation and anti-reflection coating is very important and it is generally deposited by PECVD. In this paper, the $SiN_x$ film deposited by Hot-Wire chemical vapor deposition(HWCVD) that has no plasma damage was studied. First, to optimize the $SiN_x$ film deposition process, $SiH_4$ gas rate and substrate temperature were varied and then refractive index and thickness were measured. When $SiH_4$ gas rate was 22sccm and substrate temperature was $100^{\circ}C$, refractive index was 1.94 and higher than that of other process conditions. Second, the lifetime was measured by varying the annealing temperature and time. The annealing process was made from 5 to 30 minutes at $300{\sim}500^{\circ}C$. When the annealing temperature was $100^{\circ}C$ and time was 10minute, the lifetime was the highest. The lifetime of annealed samples was also measured after the firing process at $975^{\circ}C$. Although the lifetime of all samples was decreased by firing process, the lifetime of annealed samples before the firing process was higher than that of fired samples only. Finally, the characteristics of solar cells with HWCVD $SiN_x$ film were measured.

• 한국자기학회지
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• 제16권1호
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• pp.75-78
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• 2006

텅스턴-보론-카본질소 화합물 박막(W-B-C-N)을 만들기 위하여 박막내에 보론과 카본 그리고 질소의 불순물을 주입한 다음 결정구조를 조사하였으며, 이러한 박막의 식각 특성을 조사하기 위하여 고온에서 열처리한 다음 Cu박막을 W-B-C-N 박막위에 증착한 다음에 열처리하였고 여기에서 열적인 특성을 조사하였다. $1000\;{\AA}$의 박막을 RF magnetron sputtering방법을 이용하여 증착한 후에 박막의 전기적구조적인 특성을 측정하였으며, scratch test를 통해 박막의 결합력을 측정하였고, XRD측정을 통하여 결정성을 조사하였으며, 열처리한 후 etching을 하여 nomarski 현미경을 통하여 확산방지막의 안정성을 조사하였다. 이로부터 확산방지막내의 보론과 카본 질소 등의 불순물이 들어감에 따라 Cu가 Si 속으로 얼마나 들어가는가를 효과적으로 조사하였다. W-B-C-N 확산방지막의 역할은 $850^{\circ}C$까지 고온 열처리를 하는 경우에 Cu 원자가 Si 속으로 확산되어 나가는 것을 효과적으로 방지하는 것을 알 수 있었다. 텅스텐-보론-카본질소 화합물 박막의 비저항은 질소 가스의 유량비를 조절함으로써 쉽게 조절할 수 있었으며, 텅스텐-보론-카본-질소 화합물 박막은 Cu 확산방지막으로 적용했을 때 적절한 질소 농도가 들어간 확산방지막에서는 효과적으로 Cu의 확산을 방지하는 것을 알 수 있었다.

• 소성∙가공
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• 제27권1호
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• pp.48-53
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• 2018

Aluminum nitride (AlN) is used by the semiconductor industry that has requirements for high thermal conductivity. The theoretical thermal conductivity of single crystal AlN is 320W/mK. Whereas, the values measured for polycrystalline AlN ceramics range from 20 W/mK to 280 W/mK. The variability is strongly dependent upon the purity of the starting materials and non-uniform dispersibility of the sintering additive. The conventional AlN sintering additive used yttria ($Y_2O_3$), but the dispersibility of the powder in the mixing process was important. In this study, we investigated the mechanical and thermal conductivity of yttrium nitrate ($Y(NO_3)_3{\cdot}6H_2O$), as a sintering additive in order to improve the dispersibility of $Y_2O_3$. The sintering additives content was in the range of 2 to 4.5wt.%. The density of AlN gradually increased with increasing contents of sintering additive and the flexural strength gradually increased as well. The flexural strength of the sintered body containing 4 wt% of $Y_2O_3$ and $Y(NO_3)_3{\cdot}6H_2O$ was 334.1 MPa and 378.2 MPa, respectively. The thermal conductivities were 189.7W/mK and 209.4W/mK, respectively. In the case of hardness, there was only a slight difference and the average value was about 10 GPa. Therefore, densification, density and strength values were found to be proportional to its content. It was confirmed that AlN using $Y(NO_3)_3{\cdot}6H_2O$ displayed relatively higher thermal conductivity and mechanical properties than the $Y_2O_3$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.403-404
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• 2013

최근 scaling down의 한계에 부딪힌 DRAM과 Flash Memory를 대체하기 위한 차세대 메모리(Next Generation Memory)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. ITRS (international technology roadmap for semiconductors)에 따르면 PRAM (phase change RAM), RRAM (resistive RAM), STT-MRAM (spin transfer torque magnetic RAM) 등이 차세대 메모리로써 부상하고 있다. 그 중 RRAM은 간단한 구조로 인한 고집적화, 빠른 program/erase 속도 (100~10 ns), 낮은 동작 전압 등의 장점을 갖고 있어 다른 차세대 메모리 중에서도 높은 평가를 받고 있다 [1]. 현재 RRAM은 주로 금속-산화물계(Metal-Oxide) 저항 변화 물질을 기반으로 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 근본적으로 공정 과정에서 산소에 의한 오염으로 인해 수율이 낮은 문제를 갖고 있으며, Endurance 및 Retention 등의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 본 연구진은 산소 오염에 의한 신뢰성 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 다양한 금속-질화물(Metal-Nitride) 기반의 저항 변화 물질을 제안해 연구를 진행하고 있으며, 우수한 열적 안정성($>450^{\circ}C$, 높은 종횡비, Cu 확산 방지 역할, 높은 공정 호환성 [2] 등의 장점을 가진 WN 박막을 저항 변화 물질로 사용하여 저항 변화 메모리를 구현하기 위한 연구를 진행하였다. WN 박막은 RF magnetron sputtering 방법을 사용하여 Ar/$N_2$ 가스를 20/30 sccm, 동작 압력 20 mTorr 조건에서 120 nm 의 두께로 증착하였고, E-beam Evaporation 방법을 통하여 Ti 상부 전극을 100 nm 증착하였다. I-V 실험결과, WN 기반의 RRAM은 양전압에서 SET 동작이 일어나며, 음전압에서 RESET 동작을 하는 bipolar 스위칭 특성을 보였으며, 읽기 전압 0.1 V에서 ~1 order의 저항비를 확보하였다. 신뢰성 분석 결과, $10^3$번의 Endurance 특성 및 $10^5$초의 긴 Retention time을 확보할 수 있었다. 또한, 고저항 상태에서는 Space-charge-limited Conduction, 저저항 상태에서는 Ohmic Conduction의 전도 특성을 보임에 따라 저항 변화 메카니즘이 filamentary conduction model로 확인되었다 [3]. 본 연구에서 개발한 WN 기반의 RRAM은 우수한 저항 변화 특성과 함께 높은 재료적 안정성, 그리고 기존 반도체 공정 호환성이 매우 높은 강점을 갖고 있어 핵심적인 차세대 메모리가 될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.589-589
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• 2013

열전재료는 제백효과(Seebeck effect)에 의해 폐열을 전기에너지로 변환시킬 수 있는 소재로서, 기존의 열전재료가 나노수준으로 크기가 줄어들 경우 양자제한효과에 의한 제백계수의 증가와 표면산란에 의한 열전도도 감소로 인해 벌크재료에 비해 높은 에너지변환효율을 가질 수 있을 것으로 기대되고 있다. 에너지 변환효율은 열전성능계수인 $ZT=S2{\sigma}T/k$로 정의되며 따라서 우수한 열전재료는 높은 제백계수 S와, 높은 전기전도도 ${\sigma}$ 및 낮은 열전도도 k를 갖는 재료여야 한다. 그러나 나노소재는 낮은 측정 신호와 측정소자준비가 어려워 기존 측정시스템으로는 원활한 측정이 어렵다. 특히 열전도도의 경우 나노소재 자체의 열전도 보다 나노소재 주변 구조에 의한 열전도가 큰 경우 정확한 열전도도 평가가 어렵다. 본 연구에서는 나노선의 열전물성을 평가하기 위해 MEMS기반 기술을 이용하여 열전물성 측정플랫폼(MEMS-based thermoelectric measurement platform, MTMP)을 개발하였다. 개발 된 MTMP는 얇은 Si nitride 브릿지들이 허공에 떠 있는 두 개의 아일랜드 형태의 멤브레인 구조를 지지하는 형태로 제작되었으며, 한 쪽 아일랜드구조 위에는 나노히터가 있어 두 아일랜드 구조 사이에 온도구배를 만들 수 있도록 제작되었다. 제작된 멤브레인을 이용하여 전기화학적인 방법으로 합성한 Bi-Te계 나노선의 S, ${\sigma}$ 그리고 k를 측정하였다. 측정결과 화학양론적 미세구조를 갖는 단결정 Bi2Te3 나노선은 300 K의 측정온도에서 $S=-57{\mu}V/K$, ${\sigma}=3.9{\times}10^5S/m$, k=2.0 W/m-K의 측정 값으로 ZT=0.19였다. 본 연구에서 개발한 MTMP는 나노선 뿐만 아니라 나노플레이트의 열전 측정에도 활용할 수 있는 구조로서 나노열전소재 측정에 널리 활용될 수 있다.

• 한국분말재료학회지
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• 제25권5호
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• pp.426-434
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• 2018

In this study, $MgO-CaO-Al_2O_3-SiO_2$ (MCAS) nanocomposite glass powder having a mean particle size of 50 nm and a specific surface area of $40m^2/g$ is used as a sintering additive for AlN ceramics. Densification behaviors and thermal properties of AlN with 5 wt% MCAS nano-glass additive are investigated. Dilatometric analysis and isothermal sintering of AlN-5wt% MCAS compact demonstrates that the shrinkage of the AlN specimen increases significantly above $1,300^{\circ}C$ via liquid phase sintering of MCAS additive, and complete densification could be achieved after sintering at $1,600^{\circ}C$, which is a reduction in sintering temperature by $200^{\circ}C$ compared to conventional $AlN-Y_2O_3$ systems. The MCAS glass phase is satisfactorily distributed between AlN particles after sintering at $1,600^{\circ}C$, existing as an amorphous secondary phase. The AlN specimen attained a thermal conductivity of $82.6W/m{\cdot}K$ at $1,600^{\circ}C$.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권5호
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• pp.516-520
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• 1999

유형성 볼밀을 사용하여 순수한 철분말 암모니아가스 분위기 중에서 기계적 합금화(MA) 처리를 하였다. 그 결과 질소함량이 23 at% 까지 준안정 질화철 분말을 얻을 수 있었다. 질화철 분말의 생성상은 질소 함량이 14.5 at% N 이하의 경우 bcc과포화 고용체가, 20.8 at% N에서는 고온에서 안정한 비평형 hcp 결정 분말이었다. MA법으로 제조한 Fe-N계 분말의 포화 자화는 질소농도가 증가함에 따라 단조로운 감소를 보였으며 보고된 bct 질화철에서의 포화자화값 증가와 대조적인 결과를 나타냈다. 질소원자 주위의 상세한 를 조사하기 위하여 중성자 회절 실험을 행하였다. 그 결과, 9.5 at% N의 질화철 분말의 경우 질소원자 주위의 철원자의 배위수는 3.9이었으며, 이러한 결정구조해석 결과로부터 질소원자는 철원자로 이루어진 4면체의 중심에 위치하고 있는 것으로 판단되었다.

• 한국진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.377-386
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• 1996

오스테나이트 스테인리스강 304L을 고질소 저압 분위기에서 400~$600^{\circ}C$ 범위내의 온도변수 $50^{\circ}$간격차이에 따라 펄스 직류 플라즈마를 발생시켜 펄스작용 시간비에 따라 5시간씩 질화처리를 실시하였다. 처리온도 $500^{\circ}C$를 전후하여 질화처리층의 상과 조직이 현저히 다르게 형성되었다. $500^{\circ}C$미만 범위에서 저온일수록 펄스작용 시간비가 높을 때 질화층은 일종의 비화학량론적인 질화 스테인리스강으로 형성되었고 박피막을 이루며 균열이 많이 발생했다. 처리온도가 $500^{\circ}C$보다 높을 때는 온도가 높아지거나 펄스작용 시간비가 50s/100s로 높아짐에 따라 질화층은 CrN 및 Fe4N 위주로 구성되어 주상정 조직을 이루며 균일하게 성장하며 무균열층이 된다. $500^{\circ}C$에서는 저온 조직 및 상과 고온 조직 및 상이 혼합된 질화층이 형성되며 취성이 대단히 크다.