We propose a novel nanomaterial-based pn diode which constructed with an n-type ZnO nanowire (NW) and a p-type HgTe nanoparticle (NP) thin film. The photo current characteristics of a ZnO NW, a HgTe NP thin film and pn diode constructed with a ZnO NW and a HgTe NP thin film were investigated under illumination of the 325 nm and 633 nm wavelength light. The conductivities of a ZnO NW exposed to the 325 nm and 633 nm wavelength light increased, while the photocurrents taken from the HgTe NP thin film was very close to the dark currents. Moreover, The pn diode exhibited the rectifying characteristics of the dark current and of the photocurrent excited by the 633 nm wavelength light. In contrast, the ohmic characteristics for the photocurrent were observed due to the junction barrier lowering in the conduction band of the ZnO nanowire under the illumination of the 325 nm wavelength light.
Baliga는 구형 PN 접합에 대한 해석적인 항복전압을 유도하였으며, 이 식은 ${\gamma}(r_j/W_{pp})$ 값이 1보다 큰 구간에서 구형 접합의 항복전압이 원통형 및 평면형 항복진압 보다 큰 값을 가지게 된다. 기본적으로 구형 접합의 한복전압이 원통형과 평면형 접합의 항복전압보다 클 수 없기 때문에 이는 명백한 오류이다. 이 오류는 식을 구하는 과정에서 소수점 두 자리를 무시하고 계산을 하였기 때문임을 밝혀냈으며, 또한 이러한 작은 실수가 구형 접합의 항복전압에 미치는 영향이 지대할 수 있다는 결과를 보고하고자 한다.
The BCBJ (Back Contact and Back Junction) or back-lit solar cell design eliminates shading loss by placing the pn junction and metal electrode contacts all on one side that faces away from the sun. However, as the electron-hole generation sites now are located very far from the pn junction, loss by minority-carrier recombination can be a significant issue. Utilizing Medici, a 2-dimensional semiconductor device simulation tool, the interdependency between the substrate thickness and the minority-carrier recombination lifetime was studied in terms of how these factors affect the solar cell power output. Qualitatively speaking, the results indicate that a very high quality substrate with a long recombination lifetime is needed to maintain the maximum power generation. The quantitative value of the recombination lifetime of minority-carriers, i.e., electrons in p-type substrates, required in the BCBJ cell is about one order of magnitude longer than that in the front-lit cell, i.e., $5{\times}10^{-4}sec$ vs. $5{\times}10^{-5}sec$. Regardless of substrate thickness up to $150{\mu}m$, the power output in the BCBJ cell stays at nearly the maximum value of about $1.8{\times}10^{-2}W{\cdot}cm^{-2}$, or $18mW{\cdot}cm^{-2}$, as long as the recombination lifetime is $5{\times}10^{-4}s$ or longer. The output power, however, declines steeply to as low as $10mW{\cdot}cm^{-2}$ when the recombination lifetime becomes significantly shorter than $5{\times}10^{-4}sec$. Substrate thinning is found to be not as effective as in the front-lit case in stemming the decline in the output power. In view of these results, for BCBJ applications, the substrate needs to be only mono-crystalline Si of very high quality. This bars the use of poly-crystalline Si, which is gaining wider acceptance in standard front-lit solar cells.
본 연구는 물리전지의 하나로서 정전기 전지를 제안한 것으로 정전기를 활용한 전지의 제작 가능성을 정전기 전지의 구조제안, 동작원리에 대한 설명 및 특성변수의 계산을 통해 제시하였다. 구체적으로는 소자 외부에서 정전발전기를 통해 발생시킨 전하를 PN접합의 SCR내에 주입하고 SCR내의 내부전계를 이용하여 주입된 전하를 이동시켜 전지의 역할을 할 수 있도록 한 것이다. 계산 결과, 정전기 전지 소자의 단면적을 $0.0001cm^2$로 하고 정전발전기를 이용하여 발생시킨 약 $10^{11}$개의 전하를 주입했을 때, 0.15mA의 전류가 발생하여 전지로서의 가능성이 있음을 보였다.
최근 들어 나노선을 이용한 pn 접합 소자 연구 결과가 매우 활발하게 보고되고 있다. 그러나, 서로 다른 두 종류의 나노선으로 pn 접합 어레이 구조의 소자를 제작할 때, 나노선을 원하는 위치에 정렬하는 기술상의 어려움이 큰 걸림돌이 된다. 본 연구에서는 p-CNT와 n-$SnO_2$ 나노선을 이용한 pn 접합 어레이 구조를 제작할 수 있는 독창적인 공정기술을 제안한다. 먼저 $SiO_2$가 300 nm 성장된 Si 기판을 선택적으로 패터닝하여 BOE (6:1) 용액으로 $SiO_2$ 층을 80 nm 정도 선택적으로 에칭한 후, 선택적으로 에칭된 표면에 슬라이딩 장비를 이용하여 화학기상증착법(chemical vapor deposition: CVD)으로 성장된 n-$SnO_2$ 나노선을 전이시킨다. 그 다음 thermal tape를 이용하여 CVD 법으로 성장된 랜덤 네트워크 형태의 CNT를 $SnO_2$ 나노선이 전이된 기판 위에 전이 시킨다. 이때 성장된 CNT 필름 중 금속성 나노선을 통한 전하 이동을 감소시키기 위해, 촉매로 사용되는 페리틴의 농도를 낮춰서 전체적인 CNT의 농도를 줄이는 방법을 이용하였다. 따라서, 성장된 CNT 필름은 별도의 후처리 없이 p-형의 반도체성을 보였다. 제작된 pn-소자는 정류비가 ~103 인 정류특성을 보였으며, 254 nm 파장의 UV lamp를 조사하여 광전류가 발생하는 것을 확인하였다. 연구결과는 이종의 나노선 접합에 의한 다이오드 응용과 UV 센서응용 가능성을 보여준다.
In this paper, we focus on optimization of a boron ($^{11}B$)-implanted n type Si epi substrate for obtaining near-zero temperature coefficient of resistance (TCR) at temperature range from 25 to $125^{\circ}C$. The $^{11}B$-implantation on the N type-Si epi substrate formed isolation from the rest of the N-type Si by the depletion region of a PN junction. The TCR increased as the temperature of rapid thermal anneal (RTA) was increased at the temperature range from $900^{\circ}C$ to $1000^{\circ}C$ for the $p^+$ contact with implantation at dose of $1E16/cm^2$, but sheet resistance of this film was decreased. After the optimization of anneal process condition, the TCR of $1126.7{\pm}30.3$ (ppm/K) was obtained for the $p^-$ resistor-COB package chips contained $p^+$ contact with the implantation of $5E14/cm^2$. This shows the potential of the $^{11}B$-implanted n type Si epi substrate as a resistor for pressure sensor in thermal stable environment applications..
The structure of boron ion-implanted pn junctio in the vacancy-doped p-type HgCdTe was investigated with the differential Hall measurement. The as-implanted junction showed the electron concentration as high as 1${\times}10^{18}/cm^{3}$ and the junction depth of 0.6.mu.m. When the HgCdTe junction was heated in oven, the electron concentration near the junction decreased and the junction depth increased as the annealing temperature and time increased. The junction structure after the thermal annealing was n$^{+}$/n$^{-}$/p. For the 200.deg. C 20min annealed sample, the electron mobility was 10$^{4}cm^{2}/V{\cdot}$s near the surface(n$^{+}$), and was larger thatn 10$^{5}cm^{2}/V{\cdot}$s near the junction(n$^{+}$). The junction formation mechanism is conjectured as follows. When HgCdTe is ion-implanted, the ion energy generates crystal defecis and displaced Hg atoms HgCdTe is ion-implanted, the ion energy generates crystal defecis and displaced Hg atoms near the surface. The displaced Hg vacancies diffuse in easily by the thernal treatment and a fill the Hg vacancies in the p-HgCdTe substrate. With the Hg vacancies filled completely, the GfCdTe substrate becomes n-type because of the residual n-type impurity which was added during the wafer growing. Therefore, the n$^{+}$/n$^{-}$/p regions are formed by crystal defects, residual impurities, and Hg vacancies, respectively.
Photovoltaics is considered as one of the most promising new energy technology, because its energy source is omni present, pollution-free and inexhaustive. It is agreed that these solar cells must be thin film type because thin film process is cost-efficive in the fact that it uses much less raw materials and can be continuous. The defect chalcopyrite material $CuIn_3Se_5$ has been identified as playing an essential role in efficient photovoltaic action in $CuInSe_2$-based devicesm It has been reported to be of n-type conductivity, forming a p-n junction with its p-type counterpart $CuInSe_2$. Because the most efficient cells consist of the $Cu(In,Ga)Se_2$ quarternary, knowledge of some physical properties of the Ga-containing defect chalcopyrite $Cu(In,Ga)_3Se_5$ may help us better understand the junction phenomena in such devices.
본 논문은 기가 SRAM급 이상의 초고집적을- 위한 0.1$\mu\textrm{m}$의 설계치수를 갖는 MOSFET의 게이트 영역에서 활성 부분의 면저항을 감소시키기 위해 n영역으로 비소를 이온 주입하였다. 어닐링은 급속 열처리 공정 방법과 엑시머 레이져 어닐링 방법을 이용하였으며, 극히 얕은 접합의 형성이 가능하였다. 얕은 접합 형성 깊이는 10~20nm이며, 비소의 주입량은 2$\times$$10^{14}$$\textrm{cm}^2$이고, 레이져는 엑시머이며 소스는 KrF로 파장은 248mm로 어닐링 하였다. 극히 얕은 P/N$^{+}$ 접합 깊이가 15nm이며, 이때 1k$\Omega$/$\square$의 낮은 면저항 특성을 갖는 결과가 나타났다.
NiO는 니켈 공공과 침입형 산소 이온에 의한 비화학적양론 특성 때문에 자발적으로 p-형 반도체 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. NiO는 3.7 eV 의 넓은 밴드갭을 가지고 있어 투명소자를 위한 hole injection layer 나 hole transport layer로 사용하기 위한 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한, 안정적인 p-형 반도체 특성은 n-형 산화물 반도체와의 접합을 통해 복합소자의 구현이 용이하기 때문에, ZnO 등과의 접합을 통한 소자 구현이 가능하다.[1] 하지만, 기존의 많은 연구에서는 내부의 결함이 많이 존재하는 다결정 박막을 사용하였기 때문에, 전하의 이동에 제한이 발생해, 충분한 소자 특성을 나타내지 못하였다. 최근 Dutta의 연구에 의하면, 결정질 사파이어 기판위에 박막을 성장할 경우 [111] 방향으로 우선 배향성을 가진 NiO 박막을 얻을 수 있다고 알려져 있다.[2] 본 실험에서는 NiO 박막을 이용한 PN 접합소자 구현을 위해 사파이어 위에 p-NiO 박막을 에피택셜하게 성장한 후 구조적 특성을 분석하였으며, n-ZnO 박막을 그 위에 성장하여 소자를 제작하였다. 그 결과 ZnO 또한 에피택셜한 성장을 하는 것을 확인할 수 있었다. 성장순서에 따른 PN 접합구조 특성을 확인하기 위해 사파이어 위에 ZnO 를 성장시킨 후 NiO 를 성장시킨 결과 NiO 박막의 우선성장 방향이 [100]으로 변하는 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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