• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.404-405
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• 2011

Cu(InGa)$Se_2$ (CIGS) 박막 태양전지의 저가 및 대면적화를 위한 양산화 공정인 two-step process (sputter/selenization) 공정에서는 sputtering으로 형성한 metal precursor stack을 $H_2$ Se gas를 이용하여 selenization하는 공정을 주로 이용한다. 하지만 이러한 selenization 공정은 유독한 $H_2$ Se gas를 이용해야 한다는 점과 긴 시간 동안 열처리를 해야 하는 단점을 가지고 있다. 이에 metal precursor stack 위에 Se 막을 우선 증착하고, Rapid Thermal Process (RTP)를 이용하여 selenization하는 방법이 현재 많은 관심을 끌고 있다. 본 논문에서는 sputtering 이후 RTP를 이용한 CIGS 흡수층 제작에 대한 선행연구의 일환으로 co-evaporator 장비를 이용하여 다양한 구조의 precursor를 제작하고 RTP 조건에 따른 selenization 효과를 연구하였다. Co-evaporator를 이용하여 CIGS, CIG/Se, CuGa/In/Se, In/CuGa/Se 4가지 구조의 precursor stack을 Mo coated soda lime glass 위에 제작하였다. 이때 amorphous 상태의 precursor stack을 만들기 위하여 기판에 열은 가하여 주지 않았으며, 각각의 stack 구조에서 가지고 있는 Cu, In, Ga, Se의 총량을 동일하게 유지하기 위하여 각 stack의 증착 시간을 동일하게 유지하였다. Selenization을 위한 RTP 조건은 550, $600^{\circ}C$ 각각에 대하여 1, 5, 10분으로 split을 진행하였다. Precursor stack의 증착 후 관찰한 XRD 결과는 비정질 상태를 잘 나타내었으며, SEM 결과 CIGS precursor stack을 제외한 나머지 구조의 stack에서는 In 박막의 surface roughness로 인하여 박막의 평탄화가 좋지 않음을 확인하였다. CIGS precursor stack의 경우, RTP 온도와 시간 split와 상관없이 결정화가 잘 이루어졌으나 grain의 성장이 부족하였다. 이에 비하여 CIG/Se, CuGa/In/Se, In/CuGa/Se 구조의 precursor stack의 경우, $550^{\circ}C$ 열처리에서는 InSe의 결정상이 관찰 되었으며 $600^{\circ}C$, 5분 이상 열처리에서 CIGS 결정상이 관찰되었다. 이러한 결과는 Se이 metal 원소들과 함께 있는 CIGS 구조에 비하여 metal precursor stack 위에 Se을 증착한 stack 구조들의 경우는 CIGS 결정을 형성하기 위해 Se이 metal 층들로 확산되어 반응을 하여야 하므로 상대적으로 많은 열에너지가 필요한 것으로 이해할 수 있으며, RTP를 이용한 selenization 공정으로 CIGS 박막 태양전지의 흡수층 형성이 가능함을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• 제34권5호
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• pp.779-782
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• 2012

$CuIn_{1-x}Ga_xSe_2$ (CIGS) thin films are grown on Mo/soda lime glass using a reactive sputtering process in which a Se cracker is used to deliver reactive Se molecules. The Cu and $(In_{0.7}Ga_{0.3})_2Se_3$ targets are simultaneously sputtered under the delivery of reactive Se. The effects of Se flux on film composition are investigated. The Cu/(In+Ga) composition ratio increases as the Se flux increases at a plasma power of less than 30 W for the Cu target. The (112) crystal orientation becomes dominant, and crystal grain size is larger with Se flux. The power conversion efficiency of a solar cell fabricated using an 800-nm CIGS film is 8.5%.

• 대한전자공학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.36-46
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• 1984

Ga1-xlnxSe 단결정을 X=0.0∼0.1영역과 X=0.8-1.0영역에서 Bridgman방법으로 성장시켰다. 성장된 Ga1-xlnxSe 단결정은 X=0.0∼0.1영역에서는 hexagonal구조, X=0.8∼1.0영역에서는 rhombohedral 구조를 가지고 있었다. CaInSe 단결정은 간접천이형 energy gap을 가지고 있었으며, 15°K에서 250°K로 시편의 온도가 상승할 때 energy gap 은 감소되었고, 온도계수는 (-2.4∼-4.3)×10-4eV/K으로 주어졌다. Ga1-xlnxSe 단결정의, energy gap에 온도 의존성은 Schmid의 electron-phonon 상호작용의 이론으로 설명할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권5호
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• pp.179-186
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• 2007

[ $CdGa_2Se_4$ ] 단결정 박막을 수평 전기로에서 합성한 $CdGa_2Se_4$ 다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판(반절연성-GaAs(100))의 온도를 각각 $630^{\circ}C,\;420^{\circ}C$로 고정하여 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성은 광발광 스펙트럼과 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)으로 부터 구하였다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 293K에서 운반자 농도와 이동도는 각각 $8.27{\times}10^{17}cm^{-3},\;345cm^2/V{\cdot}s$였다. $CdGa_2Se_4/SI$(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=2.6400eV-(7.721{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+399K)$였다. 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting 에너지 ${\Delta}cr$값이 106.5meV이며 spinorbit 에너지 ${\Delta}so$값은 418.9meV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 세 봉우리들은 $A_{1^-},\;B_{1^-}$와 $C_{11}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

• 한국표면공학회지
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• 제37권4호
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• pp.191-195
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• 2004

Gallium or sulphur additions in $CuInSe_2$ were prepared using RF magnetron sputtering and pulsed laser deposition respectively. All of the observed thin films shows a chalcopyrite structure with the S and Ga addition increases the favourable (112) peak. The optical absorption coefficients were slightly decreased. The energy band gap of films could be shifted from 1.04 to 1.68 eV by adjusting the mole ratio of S/(S+Se) and Ga/(In+Ga). It is possible to obtain the optimum energy band gap by adding S or Ga solute at a certain ratio in favour of Se and In respectively. It is also necessary to control the ratio of Ga and S additions and to retain a certain portion of In and Se to provide better properties of thin films.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.144-145
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• 2009

Single crystal $CdGa_2Se_4$ layers were grown on a thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate at $420^{\circ}C$ with the hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating the poly crystal source of $CdGa_2Se_4$ at $630\;^{\circ}C$. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $8.27\;\times\;10^{17}\;cm^{-3}$, $345\;cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The photocurrent and the absorption spectra of $CdGa_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) are measured ranging from 293 K to 10K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CdGa_2Se_4$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g$(T) = 2.6400 eV - ($7.721\;{\times}\;10^{-4}\;eV/K)T^2$/(T + 399 K). Using the photocurrent spectra and the Hopfield quasi cubic model, the crystal field energy(${\Delta}cr$) and the spin-orbit splitting energy(${\Delta}so$) for the valence band of the $CdGa_2Se_4$ have been estimated to be 106.5 meV and 418.9 meV at 10 K, respectively. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_1$-, $B_1$-, and $C_{11}$-exciton peaks.

• 한국통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.58-67
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• 1992

MgGa2Se4 및 MgGa2Se4 : Co2+단결정을 bridgman 방법으로 성장하여 광흡수와 광발광을 가시광 영역과 근적외선 영역에서 조사하였다. 광흡수 스펙트럼은 MgGa2Se4단결정의 Td Symmetry를 갖는 host lattice에 점유하여 바닥상태와 여기상태의 Co2+ ion 에너지 ㅣlevel간 전자전이에 의해서 760nm, 1640nm, 그리고 2500nm에서 3개의 흡수피크를 관측하였다. 광발광 스펙트럼에서 이 단결정은 가시광 발광ㄸ들을 관찰하였다.가시영역의 발광 band들은 에너지 준위도에서 제안된 바와 같이 자전자대의 우의 꼭대기 acceptor 준위에서 전도대 아래의 밑에 분포된 trap으로부터 끊임없이 전자전에 의한다고 볼수 있다. 한편, 이들은 적외선 발광 band가 deep level에서 acceptor level부터 전자전이에 기인한다고 고려할 수 있다. 광전이의 mechanism은 MgGa2Se4 결정의 에너지 diagram의 항으로 잘 설명되고 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2273-2279
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• 2012

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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.179-180
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• 2007

Single crystal $AgGaSe_2$ layers were grown on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate at $420^{\circ}C$ with hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating $AgGaSe_2$ source at $630^{\circ}C$. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of single crystal $AgGaSe_2$ thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $4.05{\times}\;10^{16}/cm^3$, $139\;cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K. respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $AgGaSe_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=1.9501\;eV\;-\;(8.79{\times}10^{-4}\;eV/K)T^2$/(T + 250 K). The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $AgGaSe_2$ have been estimated to be 0.3132 eV and 0.3725 eV at 10 K, respectively, by means of the phcitocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the ${\Delta}So$ definitely exists in the $\Gamma_5$ states of the valence band of the $AgGaSe_2$. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_1$-, $B_1$-, and $C_1$-exciton peaks for n = 1.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.383-386
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• 2002

Polycrystalline Cu(In,Ga)Se$_2$(CIGS) thin-films were grown by co-evaporation on a soda lime glass substrate. In this paper the effects of the Se evaporation temperature on the properties of CuIn0.75Ga0.25Se2 (CIGS) thin films. Structure, surface morphology and optical properties of CIGS thin films deposited at various Se evaporation temperatures have been investigated using a number of analysis techniques. X-ray diffraction (XRD) analysis shows that CIGS films exhibit a strong <112> preferred orientation. As expected, at higher Se evaporation temperatures the films displayed a lower degree of crystallinity. The <112> peak was also enhanced and other CIGS peaks appeared simultaneously. These results were supported by experimental work using scanning electron microscopy When the Se evaporation temperature was increased, the average grain size also decreased together with a reduction Cu content. The Se evaporation temperature also had a significant inf1uence on the transmission spectra. Increasing the Se evaporation temperature, the cell efficiency was improved dramatically to 11.75% with Voc = 556 mV, Jsc = 32.17 mA/cm2 and FF = 0.66. The Se evaporation temperature is an important parameter in thin film deposition regardless of the deposition technique being used to deposit thin films