• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.35 no.3
• /
• pp.221-228
• /
• 2011

The large-area crystallization of amorphous silicon thin films on glass backplanes is one of the key technologies in the manufacture of flat-panel displays. Joule-heating induced crystallization (JIC) is a recently introduced crystallization technology. It is considered a highly promising technique for fabricating OLEDs, because the film of amorphous silicon on glass can be crystallized in tens of microseconds, minimizing thermal and structural damage to the glass. In this study, we theoretically and experimentally investigated the temperature variation during the phase transformation. The critical temperatures for crystallization were determined for both solid-solid and solid-liquidsolid transitions, by carrying out in-situ temperature measurements and numerical analysis of the JIC.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.81-81
• /
• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.21 no.1
• /
• pp.29-35
• /
• 2012

The Hydrogenated silicon nitride (SiNx:H) using plasma enhanced chemical vapor deposition is widely used in photovoltaic industry as an antireflection coating and passivation layer. In the high temperature firing process, the $SiN_x:H$ film should not change the properties for its use as high quality surface layer in crystalline silicon solar cells. Initially PECVD-$SiN_x:H$ film trends were investigated by varying the deposition parameters (temperature, electrode gap, RF power, gas flow rate etc.) to optimize the process parameter conditions. Then by varying gas ratios ($NH_3/SiH_4$), the hydrogenated silicon nitride films were analyzed for its optical, electrical, chemical and surface passivation properties. The $SiN_x:H$ films of refractive indices 1.90~2.20 were obtained. The film deposited with the gas ratio of 3.6 (Refractive index=1.98) showed the best properties in after firing process condition. The single crystalline silicon solar cells fabricated according to optimized gas ratio (R=3.6) condition on large area substrate of size $156{\times}156mm$ (Pseudo square) was found to have the conversion efficiency as high as 17.2%. Optimized hydrogenated silicon nitride surface layer and high efficiency crystalline silicon solar cells fabrication sequence has also been explained in this study.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.22 no.2
• /
• pp.65-72
• /
• 2012

Aluminum induced crystallization of amorphous silicon was attempted by the aluminum substrate. To avoid the layer exchange between silicon and aluminum layer, Ni layer was deposited between these two layers by sputtering. To obtain the bigger grain of the crystalline silicon, wet blasted silica layer was employed as windows between the nickel and a-Si layer. Ni obtained after the annealing treatment at $520^{\circ}C$ was found to be a promising material for the diffusion barrier between silicon and aluminum. One way to obtain bigger grain of crystalline silicon layer applicable to solar cell of higher performance was envisioned in this investigation.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.7 no.10
• /
• pp.908-913
• /
• 1997

플라즈마 화학 증착 방법에 의해 corning 7059 유리기판위에 비정질 실리콘 박막을 만들고 고온열처리, 다단계급속열처리, 일차원 선형빔(line shape beam)의 가우스 분포를 가지는 엑시머 레이저 열처리를 이용하여 고상 및 액상의 재결정화를 통해 다결정 실리콘 박막을 제작하였다. 편광된 라만 분광학(Raman spectroscopy)을 통하여 여러 가지 열처리 방법과 기판온도에 따른 다결정 실리콘 박막의 잔류응력을 조사하였다. 레이저 열처리에 의하여 결정화된 실리콘 기판의 경우, 높은 결정화된 체적량과 잔류응력을 갖으며 equaxial결정성을 갖는다. 그러나 이러한 고상 재결정화된 다결정 실리콘 박막은 라만스펙트럼에서 480$cm^{-1}$ /주위에 넓게 퍼져있어 비정질상(amorphous phase)이 함께 존재함을 알 수 있다. 고온열처리와 다단계급속열처리의 경우 잔류응력의 크기는 각각 4.07x$10^{9.}$과 4.56x$10^{9 dyne}$ $\textrm{cm}^2$이다. 또한 엑시머레이저 열처리의 경우 기판온도가 상온에서 40$0^{\circ}C$로 증가할수록 열적인 완화에 의해 잔류응력이 1.35x$10^{10}$에서 8.58x$10^{9}$dyne/$\textrm{cm}^2$으로 감소하는 것을 알 수 있다.다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.56-59
• /
• 2001

Thin films of hydrogenated amorphous silicon (a-Si : H) of different compositions were deposited on Si(100) wafer and glass by RF plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). In the present work, we have investigated the effect of the If. power on the properties, such as optical band gap, transmittance and crystallinity, of crystalline silicon thin films. Raman data show that the material consists of an amorphous and crystalline phase for the co-presence of two peaks centered at 480 and 520cm$^{-1}$. X-ray spectra confirmed of crystallites with (111) orientation at 300w The transmittance of thin films was measured by UV-VIS spectrophotometer. In addition, Si-H chemical bondings were studied by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy.

• Journal of Convergence for Information Technology
• /
• v.9 no.3
• /
• pp.75-81
• /
• 2019

In this work, we investigated a low temperature polycrystalline silicon (LTPS) thin film transistors fabrication process on polymer layers. Dehydrogenation and activation processes were performed by a furnace annealing at a temperature of $430^{\circ}C$ for 2 hr. The crystallization of amorphous silicon films was formed by excimer laser annealing (ELA) method. The p-type device performance, fabricated by polycrystalline silicon (poly-Si) films, shows a very good performance with field effect mobility of $77cm^2/V{\cdot}s$ and on/off ratio current ratio > $10^7$. We believe that the poly-Si formed by a LTPS process may be well suited for fabrication of poly-Si TFTs for bendable panel displays such as AMOLED that require circuit integration.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.20 no.6
• /
• pp.254-261
• /
• 2010

Polycrystalline silicon (pc-Si) films are fabricated and characterized for application to pc-Si thin film solar cells as a seed layer. The amorphous silicon films are crystallized by the aluminum-induced layer exchange (ALILE) process with a structure of glass/Al/$Al_2O_3$/a-Si using various thicknesses of $Al_2O_3$ layers. In order to investigate the effects of the oxide layer on the crystallization of the amorphous silicon films, such as the crystalline film detects and the crystal grain size, the $Al_2O_3$ layer thickness arc varied from native oxide to 50 nm. As the results, the defects of the poly crystalline films are increased with the increase of $Al_2O_3$ layer thickness, whereas the grain size and crystallinity are decreased. In this experiments, obtained the average pc-Si sub-grain size was about $10\;{\mu}m$ at relatively thin $Al_2O_3$ layer thickness (${\leq}$ 16 nm). The preferential orientation of pc-Si sub-grain was <111>.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 1999.11a
• /
• pp.175-175
• /
• 1999

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2001.11a
• /
• pp.106-108
• /
• 2001

본 실험에서는 플라즈마 화학기상증착(PECVD)으로 증착한 비경질 실리콘(amorphous silicon, a-Si) 박막에 국부적으로 Si+ 이온을 주입한 후 엑시머 레이저 어닐링(exicimer laser annealing, ELA)을 수행하여 그레인의 수평 성장(lateral growth)에 미치는 영향을 관찰한다. Si+ 이온 주입은 비정질 실리콘 박막의 원자 결합 에너지를 효과적으로 감소시키는 역할을 하여 박막이 녹기 시작하는 문턱(threshold) 에너지가 $105mJ/cm^2$에서 $85mJ/cm^2$ 까지 낮아지는 것을 확인하였다. 결과적으로 선택적인 Si 이온 주입을 통해 비정질 박막의 결정화 시 온도 구배에 의한 결정핵(nucleation) 형성의 차이를 유발시킴으로써 위치 제어가 가능한 1um 크기를 갖는 수평 성장 그레인을 얻었다.