Cu(In1-xGax)Se2 (CIGS)박막증착법 중 금속 전구체의 셀렌화 공정법은 다른 제조 방법에 비해 대면적 생산에 유리하고, 비교적 공정 과정이 간단하다는 장점이 있다. 이 제조 방법은 금속 전구체를 만든 후에 셀렌화 공정을 하게 된다. 셀렌화 공정은 대부분 H2Se 가스를 사용하지만 유독성으로 사용하는데 주의해야 한다. 본 실험은 H2Se를 사용하지 않고 Se원료를 주입하기 위해 Se cracker를 사용했고 금속 전구체 증착과 셀렌화를 동시에 하는 반응성 스퍼터링 후 열처리 법을 이용하여 CIGS 박막을 증착 했다. CIGS의 박막의 Cu/[In+Ga], Ga/[In+Ga]비를 변화시켜 특성변화를 관찰했다. Cu/[In+Ga]비가 감소할수록 CIGS의 결정방향인 (112) 이 우세하게 발달했고 Ga/[In+Ga]비가 증가할수록 CIGS의 결정면 사이의 값이 작아지기 때문에 CIGS peak의 2-Theta 값이 증가하게 된다. CIGS 박막 태양전지의 구조는 Al/Ni/ITO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/glass 제작했다. CIGS박막의 조성비가 Cu/[In+Ga]=0.84, Ga/[In+Ga]=0.24인 박막태양전지에서 개방전압 0.48 V, 단락전류밀도 33.54 mA/cm2, 충실도 54.20% 그리고 변환효율 8.63%를 얻었다.
For the manufacture of the $CuGaS_2$, Cu, Ga and S were vapor-deposited in the named order. Among them, Cu and Ga were vapor-deposited by using the Evaporation method in consideration of their adhesive force to the substrate so that the composition of Cu and Ga might be 1 : 1, while the surface temperature having an effect on the quality of the thin film was changed from R.T.[$^{\circ}C$] to $150[^{\circ}C$] at intervals of 50[$^{\circ}C$]. As a result, at 300[$^{\circ}C$]of the Annealing temperature, their chemical composition was measured in the proportion of 1 : 1 : 2. It could be known from this experimental result that it is the optimum condition to conduct Annealing on the $CuGaS_2$ thin film under a vacuum when the $CuGaS_2$ thin film as an optical absorption layer material for a solar cell is manufactured.
This study attempted to manufacture a Cu-Ga coating layer via the cold spray process and to investigate the applicability of the layer as a sputtering target material. In addition, changes made to the microstructure and properties of the layer due to annealing heat treatment were evaluated, compared, and analyzed. The results showed that coating layers with a thickness of 520 mm could be manufactured via the cold spray process under optimal conditions. With the Cu-Ga coating layer, the ${\alpha}$-Cu and $Cu_3Ga$ were found to exist inside the layer regardless of annealing heat treatment. The microstructure that was minute and inhomogeneous prior to thermal treatment changed to homogeneous and dense with a more clear division of phases. A sputtering test was actually conducted using the sputtering target Cu-Ga coating layer (~2 mm thickness) that was additionally manufactured via the cold-spray coating process. Consequently, this test result confirmed that the cold sprayed Cu-Ga coating layer may be applied as a sputtering target material.
금속-세라믹용 수복물에서 하부 구조물 제작에 사용되는 합금 중 하나인 Pd-Cu-Ga-Zn계 합금은 비교적 최근에 개발된 합금인 이유로 인해 도재 용착을 위한 소성 과정을 거치면서 합금에서 일어날 수 있는 경도 변화가 아직 밝혀지지 않았다. 그러나 이와 조성이 유사한 Pd-Cu-Ga-In-Au계 금속-세라믹용 합금의 경우 모의 소성 과정에서 경도가 하강한 것으로 밝혀져 있다. 따라서 Pd-Cu-Ga-Zn계 합금 또한 소성 과정 중에 합금의 연화가 일어날 것으로 예상되었으며 금속-세라믹용 Pd-Cu-Ga-Zn계 합금의 모의 소성 시 냉각 속도가 석출 경화에 미치는 영향을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 냉각 속도가 빠른 경우(Stage 0) 매 소성 단계에서 합금의 경도가 상승하였고, 최종 경도 값도 높게 유지되었다. 냉각 속도가 느린 경우(Stage 3) 소성 첫 단계에서는 경도가 가장 높았지만, 소성 완료 후 합금의 최종 경도는 더 낮아졌다. 매 소성 단계에서 Stage 0으로 냉각한 시편에서 소성 과정 동안 경도가 상승한 원인은 석출 경화에 기인하였다. 주조 후 매 소성 단계에서 Stage 3의 냉각 속도로 냉각한 시편에서 소성 과정 동안 경도가 하강한 원인은 기지와 판상형 석출물 내부에 생성된 점 모양의 석출물의 조대화에 기인하였다. 기지와 판상형 석출물은 CsCl-type의 $Pd_2(Cu,Ga,Zn)$ 상이며, 입자형 구조는 Cu, Ga, Zn을 고용한 면심입방(face-centered cubic) 구조의 Pd-rich ${\alpha}$ 상이었다. $1,010^{\circ}C$에서 산화처리 한 시편을 더 낮은 온도에서 여러 단계로 소성함에 따라 Pd-rich ${\alpha}$ 상으로 이루어진 입자에 고용되어 있던 Cu, Ga, Zn이 Pd와 함께 석출되어 Pd-rich ${\alpha}^{\prime}$ 입자와 $Pd_2(Cu,Ga,Zn)$으로 이루어진 ${\beta}^{\prime}$ 석출 상으로 상 분리가 진행되었다. 이상으로부터 Pd-Cu-Ga-Zn계 합금은 모의 소성 시 냉각 속도를 빠르게 함으로써 최종 보철물의 내구성을 향상시킬 수 있다고 생각되었다.
The electronic and magnetic properties of Cu-doped GaN with a Cu concentration of 6.25% and 12.5% are examined theoretically using the full-potential linear muffin-tin orbital method. The magnetic moment of Cu atoms decreases with increasing Cu concentration. The spin-polarization of Cu atoms is reduced due to the Cu d-d interaction depending on the distance between the nearest neighbouring Cu atoms. Cu atoms exhibits a clustering tendency in GaN. For Cu-adsorbed GaN thin films with a surface coverage of 0.25, the ferromagnetic state is found to be the energetically favourable state with an induced magnetic moment of $0.54\;{\mu}_B$ per supercell.
동시진공증발법(co-evaporation)으로 Cu(In,Ga)$Se_2$ 박막을 제작하는 논문으로서 1단계($1^{st}$-stage)에서 기판온도(substrate temperature)가 $400^{\circ}C$에서 $In_2Se_3$상($In_2Se_3$ phase)이 존재하였으며 2,3단계($2^{nd}$-stage, $3^{rd}$-stage)에서 기판온도 변화에 따른 흡수 스펙트럼(absorbency spectrum)은 차이가 크지 않다. 이것은 박막의 두께가 전부 $1{\mu}m$ 이상이므로 흡수 스펙트럼(absorbency spectrum)은 거의 차이가 없다. 2,3단계에서 기판온도 변화에 따른 SEM과 XRD를 분석한 결과, 기판온도가 증가할수록 결정구조(crystal structure)의 밀도(density)가 증가하고 기공(vacancy)이 감소하며 $480^{\circ}C$, $500^{\circ}C$에서 Cu(In0.7Ga0.3)$Se_2$상(${\mu}m$)이 형성되었다.
We report on a direct measurement of two-dimensional chemical and electrical distribution on the surface of photovoltaic Cu(In,Ga)$Se_2$ thin-films using a nano-scale spectroscopic and electrical characterization, respectively. The Raman measurement reveals non-uniformed surface phonon vibration which comes from different compositional distribution and defects in the nature of polycrystalline thin-films. On the other hand, potential analysis by scanning Kelvin probe force microscopy shows a higher surface potential or a small work function on grain boundaries of the thin-films than on the grain surfaces. This demonstrates the grain boundary is positively charged and local built-in potential exist on grain boundary, which improve electron-hole separation on grain boundary. Local electrical transport measurements with scanning probe microscopy on the thin-films indicates that as external bias is increases, local current is started to flow from grain boundary and saturated over 0.3 V external bias. This accounts for carrier behavior in the vicinity of grain boundary with regard to defect states. We suggest that electron-hole separation at the grain boundary as well as chemical and electrical distribution of polycrystalline Cu(In,Ga)$Se_2$ thin-films.
Cu compensated Si doped GaAs (GaAs :Si:Cu has been chosen as the switch material. The GaAs material has been characterized by DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy) technique and the obtained data were used in the computer simulation. Simulation studies are performed on several GaAs switch systems, composed of different densities of Cu, to investigate the influence of deep traps in the switch systems. The computed results demonstrates important aspect of the switch, the existence of two stable states and fast optical quenching. An important parameter optimum Cu density for the switch are also determined.
Herrera, Roberto Benjamin Cortes;Kryshtab, Tetyana;Andraca Adame, Jose Alberto;Kryvko, Andriy
Advances in nano research
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제5권3호
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pp.193-201
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2017
ZnO, ZnO: Cu, Ga, and ZnO: Cu, Ga, Ag thin films were obtained by oxidization of ZnS and ZnS: Cu, Ga films deposited onto glass substrates by electron-beam evaporation from ZnS and ZnS: Cu, Ga targets and from ZnS: Cu, Ga film additionally doped with Ag by the closed space sublimation technique at atmospheric pressure. The film thickness was about $1{\mu}m$. The oxidation was carried out at $600-650^{\circ}C$ in air or in an atmosphere containing water vapor. Structural characteristics were investigated by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). Photoluminescence (PL) spectra of the films were measured at 30-300 K using the excitation wavelengths of 337, 405 and 457.9 nm. As-deposited ZnS and ZnS: Cu, Ga films had cubic structure. The oxidation of the doped films in air or in water vapors led to complete ZnO phase transition. XRD and AFM studies showed that the grain sizes of oxidized films at wet annealing were larger than of the films after dry annealing. As-deposited doped and undoped ZnS thin films did not emit PL. Shape and intensity of the PL emission depended on doping and oxidation conditions. Emission intensity of the films annealed in water vapors was higher than of the films annealed in the air. PL of ZnO: Cu, Ga films excited by 337 nm wavelength exhibits UV (380 nm) and green emission (500 nm). PL spectra at 300 and 30 K excited by 457.9 and 405 nm wavelengths consisted of two bands - the green band at 500 nm and the red band at 650 nm. Location and intensities ratio depended on the preparation conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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