• Solar Energy
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• v.17 no.4
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• pp.3-11
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• 1997

Because grain boundaries in polycrystalline silicon act as potential barriers and recombination centers for the photo-generated charge carriers, these defects degrade conversion effiency of solar cell. To reduce these effects of grain boundaries, we investigated various influencing factors such as thermal treatment, various grid pattern, selective wet etching for grain boundaries, buried contact metallization along grain boundaries, grid on metallic thin film. Pretreatment above $900^{\circ}C$ in $N_2$ atmosphere, gettering by $POCl_3$ and Al treatment for back surface field contributed to obtain a high quality poly-Si. To prevent carrier losses at the grain boundaries, we carried out surface treatment using Schimmel etchant. This etchant delineated grain boundaries of $10{\mu}m$ depth as well as surface texturing effect. A metal AI diffusion into grain boundaries on rear side reduced back surface recombination effects at grain boundaries. A combination of fine grid with finger spacing of 0.4mm and buried electrode along grain boundaries improved short circuit current density of solar cell. A ultra-thin Chromium layer of 20nm with transmittance of 80% reduced series resistance. This paper focused on the grain boundary effect for terrestrial applications of solar cells with low cost, large area, and high efficiency.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.27 no.12
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• pp.825-830
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• 2014

$[(Co_{1-x}Cu_x)_{0.2}(Ni_{0.3}Mn_{0.7})_{0.8}]_3O_4$ ($0{\leq}x{\leq}1$) thin films prepared by metal organic decomposition process were fabricated on SiN/Si substrate for infrared sensor application. Their structural and electrical properties were investigated with variation of Cu dopant. The $[(Co_{1-x}Cu_x)_{0.2}(Ni_{0.3}Mn_{0.7})_{0.8}]_3O_4$ (CCNMO) film annealed at $500^{\circ}C$ exhibited a dense microstructure and a homogeneous crystal structure with a cubic spinel phase. Their crystallinity was further enhanced with increasing doped Cu amount. The 120 nm-thick CCNMO (x=0.6) thin film had a low resistivity of $53{\Omega}{\cdot}cm$ at room temperature while the Co-free film (x=1) showed a significantly decreased resistivity of $5.9{\Omega}{\cdot}cm$. Furthermore, the negative temperature coefficient of resistance (NTCR) characteristics were lower than $-2%/^{\circ}C$ for all the specimens with $x{\geq}0.6$. These results imply that the CCNMO ($x{\geq}0.6$) thin films are a good candidate material for infrared sensor application.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.1
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• pp.97-102
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• 2006

Anodic alumina with self-organized and ordered nano hole arrays can be a good candidate of an irradiation mask to modify the properties of nano-scale region. In order to try using porous anodic alumina as a mask for ion-beam patterning, ion beam transmittance of anodic alumina was tested. 4 Um thick self-standing AAO templates anodized from Al bulk foil with two different aspect ratio, 200:1 and 100:1, were aligned about incident ion beam with finely controllable goniometer. At the best alignment, the transmittance of the AAO with aspect ratio of 200:1 and 100:1 were $10^{-8}\;and\;10^{-4}$, respectively. However transmittance of the thin film AAO with low aspect ratio, 5:1, were remarkably improved to 0.67. The ion beam transmittance of self-standing porous alumina with a thickness larger than $4{\mu}m$ is extremely low owing to high aspect ratio of nano hole and charging effect, even at a precise beam alignment to the direction of nano hole. $SiO_2$ nano dot array was formed by ion irradiation into thin film AAO on $SiO_2$ film. This was confirmed by scanning electron microscopy that the $SiO_2$ nano dot array is similar to AAO hole array.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.2
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• pp.201-208
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• 2006

Optical characteristics of InGaAs quantum dot (QD) laser structures with an Al native oxide (AlOx) layer as a current-blocking layer were studied by means of photoluminescence (PL), PL excitation, and spatially-resolved micro-PL techniques. The InGaAs QD samples were first grown by molecular-beam epitaxy (MBE), and then prepared by wet oxidation and thermal annealing techniques. For the InGaAs QD structures treated by the wet oxidation and thermal annealing processes, a broad PL emission due to the intermixing effect of the AlOx layer was observed at PL emission energy higher than that of the non-intermixed region. We observed a dominant InGaAs QD emission at about 1.1 eV in the non-oxide AlAs region, while InGaAs QD-related emissions at about 1.16 eV and $1.18{\sim}1.20eV$ were observed for the AlOx and the SiNx regions, respectively. We conclude that the intermixing effect of the InGaAs QD region under an AlOx layer is stronger than that of the InGaAs QD region under a non-oxided AlAs layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.17 no.1
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• pp.31-36
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• 2007

Nanoimprint lithography (NIL) is a new lithographic method that offers a sub-10nm feature size, high throughput, and low cost. One of the most serious problems of NIL is the stiction between mold and resist. The antistiction layer coating is very effective to prevent this stiction and ensure the successful NIL results. In this paper, an antistiction layer was deposited by VSAM (vapor self assembly monolayer) method on silicon samples with FOTS (perfluoroctyltrichlorosilane) as a precursor for making an antistiction layer. A specially designed LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) was used for this experiment. All experiments were achieved after removing the humidity. First, the evaporation test of FOTS was performed for checking the evaporation temperature at low pressure. FOTS was evaporated at 5 Tow and $110^{\circ}C$. In order to evaluate the temperature effect on antistiction layer, chamber temperature was changed from 50 to $170^{\circ}C$ with 0.1ml of FOTS for 1 minute. Good hydrophobicity of all samples was shown at about $110^{\circ}$ of contact angle and under $20^{\circ}$ of hysteresis. The surface energies of all samples calculated by Lewis acid/base theory was shown to be about 15mN/m. The deposited thicknesses of all samples measured by ellipsometry were almost 1nm that was similar value of the calculated molecular length. The surface roughness of all samples was not changed after deposition but the friction force showed relatively high values and deviations deposited at under $110^{\circ}$. Also the white circles were founded in LFM images under $110^{\circ}$. High friction forces were guessed based on this irregular deposition. The optimized VSAM process for FOTS was achieved at $170^{\circ}C$, 5 Torr for 1 hour. The hot embossing process with 4 inch Si mold was successfully achieved after VSAM deposition.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.66-66
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• 2008

Most of the properties of ITO films depend on their substrate nature, deposition techniques and ITO film composition. For the display panel application, it is normally deposited on the glass substrate which has high strain point (>575 degree) and must be deposited at a temperature higher than $250^{\circ}C$ and then annealed at a temperature higher than $300^{\circ}C$ in order to high optical transmittance in the visible region, low reactivity and chemical duration. But the high strain point glass (HSPG) used as FPDs is blocking popularization of large sizes FPDs because it is more expensive than a soda lime glass (SLG). If the SLG could be used as substrate for FPDs, then diffusion of Na ion from the substrate occurs into the ITO films during annealing or heat treatment on manufacturing process and it affects the properties. Therefore proper care should be followed to minimize Na ion diffusion. In this study, we investigate the electrical, optical and structural properties of ITO films deposited on the SLG and the Asahi glass(PD200) substrate by rf magnetron sputtering using a ceramic target ($In_2O_3:SnO_2$, 90:10wt.%). These films were annealed in $N_2$ and air atmosphere at $400^{\circ}C$ for 20min, 1hr, and 2hrs. ITO films deposited on the SLG show a high electrical resistivity and structural defect as compared with those deposited on the PD200 due to the Na ion from the SLG on diffuse to the ITO film by annealing. However these properties can be improved by introducing a barrier layer of $SiO_2$ or $Al_2O_3$ between ITO film and the SLG substrate. The characteristics of films were examined by the 4-point probe, FE-SEM, UV-VIS spectrometer, and X-ray diffraction. SIMS analysis confirmed that barrier layer inhibited Na ion diffusion from the SLG.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.26.1-26.1
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• 2009

최근 반도체 세정에 있어서 지난 40년 동안 지속적으로 사용되고 있는 알칼라인 기반의 RCA 세정법은 많은 초순수 및 화학액 소모량과 세정시 불필요한 박막의 손실, 환경적인 문제로 인하여 이를 대체하고자 하는 새로운 새정액 및 세정 방법에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 특히 초순수에 가스를 혼합하여 메가소닉을 이용한 기능수 세정은 기존 RCA 세정액의 문제점들을 해결하기 위한 세정액으로 최근 반도체 제조 공정 뿐만 아니라 Photo mask, FPD 세정 공정에서 널리 이용되고 있다. 하지만 기능수에 대한 기초적인 특성 연구와 메가소닉에 의한 세정력 변화에 대한 연구는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 고순도의 수소가스(99.999%)를 가스 접촉기, pHasorII (Entigris, USA) 와 순환 속도의 조절이 가능한 펌프, BPS-3 (Levitronix, USA) 를 이용하여 지속적으로 초순수와 수소가스를 혼합하는 방법으로 수소수를 제조하였으며, 용존 수소 농도계, DHDI-1 (TOA-DKK, Japan)으로 수소수의 농도를 확인하였다. 0.1 MPa 압력과, 3 LPM의 수소가스 유출속도에서 최대 2.0 ppm의 수소수를 얻을 수 있었으며, 수소수의 기초 특성을 평가하기 위하여 수소 농도 변화에 따른 pH, 표면 에너지를 측정하였다. 또한 압력 변화에 따른 반감기를 측정하여 bath형태의 세정기에서 적용 가능성을 평가하였다. 수소수의 세정력은 $Si_3N_4$ 입자가 임의로 오염된 실리콘 웨이퍼를 이용하여 bath 및 매엽식 세정기에서 수소수 농도와 메가소닉 형태 및 첨가제 변화에 따른 세정효율을 기존의 SC-1 세정액과 각각 비교 평가하였다. 기능수 발생장치에서 압력이 제거된 상태에서는 평균 20분의 반감기를 갖는 것이 관찰되었고, 압력이 유지된 상태에서는 수소수의 농도가 유지되는 것을 확인하였으며, pH의 경우 수소수의 농도가 점차 증가함에 따라 감소하여 2.0 ppm의 농도에서 pH 5.3정도의 값을 나타내었다. 표면 장력은 초순수와 비교했을 때 큰 변화가 없음을 확인할 수 있었다. Bath 형태의 세정기에서 메가소닉을 인가하여 수소수의 세정효율을 측정한 결과, 같은 조건에서 실험한 초순수와는 비슷하며, SC-1보다는 낮은 세정효율이 측정되었다. 반면 매엽식 세정기에서 동등한 조건의 실험을 실시한 결과, 수소수 세정에서 첨가제에 의한 영향으로 SC-1을 대체할 수 있는 높은 입자 제거효율을 가짐을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.10
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• pp.805-810
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• 2012

Transparent conducting oxides (TCOs) have wide range of application areas in transparent electrode for display devices, Transparent coating for solar energy heat mirrors, and electromagnetic wave shield. $SnO_2$ is intrinsically an n-type semiconductor due to oxygen deficiencies and has a high energy-band gap more than 3.5 eV. It is known as a transparent conducting oxide because of its low resistivity of $10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$ and high transmittance over 90% in visible region. In this study, co-doping effects of Al and Y on the properties of $SnO_2$ were investigated. The addition of Y in $SnO_2$ was tried to create oxygen vacancies that increase the diffusivity of oxygen ions for the densification of $SnO_2$. The addition of Al was expected to increase the electron concentration. Once, we observed solubility limit of $SnO_2$ single-doped with Al and Y. $\{(x/2)Al_2O_3+(x/2)Y_2O_3\}-SnO_2$ was used for the source of Al and Y to prevent the evaporation of $Al_2O_3$ and for the charge compensation. And we observed the valence changes of aluminium oxide because generally reported of valence changes of aluminium oxide in Tin - Aluminium binary system. The electrical properties, solubility limit, densification and microstructure of $SnO_2$ co-doped with Al and Y will be discussed.