• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.5
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• pp.1013-1019
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• 2007

Amorphous silicon and silicon-nitride films were deposited using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method at $150^{\circ}C$. As fraction of $H_2$ in source gas was increased, characteristics of low-temperature silicon-nitride films approached those of conventional high-temperature films; the refractive index approached 1.9 and the ratio of nitrogen-hydrogen bonds to silicon-hydrogen bonds increased. And also, as fraction of $H_2$ in source gas was increased, characteristics of low-temperature silicon films approached those of conventional high-temperature films; refractive index and optical band gap approached 4.2 and 1.8 eV, and $[Si-H]/([Si-H]+[Si-H_2])$ increased. Lower RF power and process-pressure made the amorphous silicon films to be better properties. Increase of $H_2$ ratio seemed as the common factor to get reliable amorphous silicon and silicon-nitride films for thin-film-transistors (TFTs) at low temperature.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.56.1-56.1
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• 2010

결정질 실리콘 태양전지의 표면 ARC(Anti-reflection Coating)layer는 반사도를 줄여 광 흡수율을 증가시키고, passivation 효과를 통하여 표면 재결합을 감소 시켜 태양전지의 효율을 높이는 중요한 역할을 한다. Silicon nitride 박막은 외부 stress 요인에 대해 안정성을 담보할 수 있어야한다. 따라서, 본 연구에서는 굴절률 가변에 따른 silicon nitride 박막을 PECVD를 이용하여 증착하고, 항온/항습 stability test를 통해 박막의 안정성을 확인하였다. Silicon nitride 증착을 위해 PECVD를 이용하였고, 공정압력 0.8Torr, 증착온도 $450^{\circ}C$, 증착파워 300W에서 실험을 진행하였다 박막의 굴절률은 1.9~2.3의 범위로 가변하였다. 항온/항습에 대한 신뢰성을 test 하기 위하여 5시간동안의 test를 1cycle로 하여 20회 동안 실험을 실시하였다. 증착된 silicon nitride 박막의 lifetime은 firing 이후 57.8us로 가장 높았으며, 항온/항습 test 이후에도 유사한 경향을 확인 할 수 있었다. 또한, 100h 동안의 항온/항습 test 결과 silicon nitride 박막의 lifetme 감소는 8.5%에 불과했다. 본 연구를 통하여 온도와 습도의 변화에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 SiNx 박막의 증착 공정 조건에 대한 신뢰성을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.107-107
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• 2003

원자층 증착(ALD, Atomic Layer Deposition)기술은 기판 표면에서의 self-limiting reaction을 통해 매우 얇은 박막을 형성할 수 있고, 두께 및 조성 제어를 정확히 할 수 있으며, 복잡한 형상의 기판에서도 100%에 가까운 step coverage를 얻을 수 있어 초미세패턴의 형성과 매우 얇은 두께에서 균일한 물리적, 전기적 특성이 요구되는 초미세 반도체 공정에 적합하다. 특히 반도체의 logic 및 memory 소자의 gate 공정에서 절연막과 보호막으로, 그리고 배선공정에서는 층간절연막(ILD, Inter Layer Dielectric)으로 사용하는 silicon oxide 박막에 적용될 경우, LPCVD 방법에 비해 낮은 온도에서 증착이 가능해 boron과 같은 dopant들의 확산을 최소화하여 transistor 특성 향상이 가능하며, PECVD 방법에 비해 전기적·물리적 특성이 월등히 우수하고 대면적 uniformity 증가가 기대된다. 본 연구에서는 자체적으로 설계 및 제작한 장비를 이용하여 silicon oxide 박막을 ALD 방법으로 증착하고 그 특성을 살펴보았다. 먼저, cycle 수에 따른 증착 박막 두께의 linearity를 통해서 원자층 증착(ALD)임을 확인할 수 있었으며, reactant exposure(L)와 증착 온도에 따른 deposition rate 변화를 알아보았다 Elipsometer를 이용해 증착된 silicon oxide 박막의 두께 및 굴절률과 그 uniformity를 관찰하였고, AES 및 XPS 분석 장비로 박막의 조성비와 불순물 성분을 살펴보았으며, 증착 박막의 치밀성 평가를 위해 HF etchant로 wet etch rate를 측정하여 물리적 특성을 정리하였다. 특히, 기존의 박막 증착 방법인 LPCVD와 PECVD에 의한 silicon oxide박막의 물성과 비교, 평가해 보았다. 나아가 적절한 촉매 물질을 선정하여 원자층 증착(ALD) 공정에 적용하여 그 효과도 살펴보았다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.39 no.1
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• pp.1-9
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• 2019

Light induced degradation is one of the major research challenges of hydrogenated amorphous silicon related thin film silicon solar cells. Amorphous silicon shows creation of metastable defect states, originating from elevated concentration of dangling bonds during light exposure. The metastable defect states work as recombination centers, and mostly affects quality of intrinsic layer in solar cells. In this paper we present results of light induced degradation in thin film silicon solar cells and discussion on physical origin, mechanism and practical solutions of light induced degradation in thin film silicon solar cells. In-situ light-soaking IV measurement techniques are presented. We also present thin film silicon material with silicon nano-quantum dots embedded within amorphous matrix, which shows superior stability during light-soaking. Our results suggest that solar cell using silicon nano-quantum dots in abosrber layer shows superior stability under light soaking, compared to the conventional amorphous silicon solar cell.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.7
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• pp.750-758
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• 1994

The purpose of present study is to find out the formation mechanism of hemi-spherical grained(HSG) polysilicon film. Silicon film was deposited using LPCVD. Polycrystalline silicon film was deposited at $575^{\circ}C$ contained crystalline HSG in the amorphous matrix phase. The crystalline HSG can be categorized into two grains : lower grains and upper grains. Lower grains are located at interface between silicon dioxide and silicon film, and upper grains are located at surface. The growth orientations of HSG were identified as (311) or (111) directions for lower grains and perferentially (110) direction for upper grains. This difference of growth orientations seems to be caused by the difference of formation mechanisms. That is, lower grain is formed by soild phase crystallization, on the other hand, upper grain is formed by surface diffusion of silicon atoms. It was thus, proposed that the formation of practical HSG polysilicon film is mainly controlled by surface diffusion of silicon atoms.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.3 no.1
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• pp.59-65
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• 1993

The boron-doped polycrystalline silicon films which can be used in pressure sensors were fabricated in a high-vacuum resistance heating evaporator. Poly-Si films were deposited on quartz substrates at various temperatures and the boron was doped to the silicon film in a diffusion furnace using BN wafer. The silicon films deposited at $500^{\circ}C$ was amorphous, began to show crystalline at $600^{\circ}C$, and became polycrystalline at $700^{\circ}C$. After doping boron at $900^{\circ}C$for 10 minutes, the resistivity of the films was in the range of $0.1{\Omega}cm~1.5{\Omega}cm$, the boron density was $9.4\times10^{15}~2.1\times{10}^{17}cm^{-3}$, and the grain size was $107{\AA}~191{\AA}$.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.53.1-53.1
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• 2009

실리콘 다층박막 태양전지를 위한 초고효율 실리콘 양자점 박막을 연구하기 위해 Silicon target과 Carbon target을 동시에 스퍼터하여 Silicon Carbide 박막을 증착하였다. Silicon Carbide 박막의 조성비는 target에 인가되는 RF Power를 조절하여 Auger Electro Spectroscopy를 사용하여 Si, C, O, N원소의 양을 정량화하여 측정하였다. Si Power를 200W에 고정하고, C Power를 0W에서 400W까지 변화시킬 때, $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막에서 조성비 x는 0 ~ 0.43 범위였다. 이 박막을 증착 한 후에 질소 분위기에서 600 ~ $1000^{\circ}C$ 온도로 열처리를 진행하였다. High resolution TEM과 Raman 분석을 통해, 박막의 열처리 후 $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막 내에 실리콘 양자점이 형성되었음을 관찰할 수 있었고, 2 ~ 10 nm 의 크기를 가지는 것으로 확인할 수 있었다. 이 실리콘 양자점을 포함한 $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막을 적층하여 UV-VIS-NIR spectroscopy, FTIR및 PL와 같은 측정을 통해 광학적 에너지 밴드갭의 변화와 그에 따른 특성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.7 no.4
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• pp.173-178
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• 2004

Silicon thin film were synthesized from silane and argon gas mixture directly on copper foil by rf PECVD and then lithium ion batteries were prepared from them employed as the negative electrodes without any further treatment. In the present study, two different kinds of silicon thin films, amorphous silicon and copper silicide were prepared by changing deposition temperature. Amorphous silicon film was prepared below $200^{\circ}C$, but copper silicide film with granular shape was formed by the reaction between silicon radical and diffused copper ions under elevating temperature above $400^{\circ}C$. The amorphous silicon film gives higher capacity than copper silicide, but the capacity decreases sharply with charge-discharge cycling. This is possibly due to severe volume changes. The cyclability is improved, however, by employing the copper silicide as a negative electrode. The copper silicide plays an important role as an active material of the electrode, which mitigates volume change cause by the existence of silicon and copper chemical bonding and provides low electrical resistance as well.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2001.07a
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• pp.186.2-189
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• 2001

요실리콘을 기반으로 하는 박막은 반도체 재료로 Si, Si:Ge, SiC등이 사용되고있으며, 절연박막재료로 SiN, SiOxNy, SiOx 등이 있다. 이들 재료는 국내 반도체 산업의 핵심위치에 있는 물질이다. 한국 산업의 근간이라 할 수 있는 메모리분야에 적용될 뿐만 아니라 TFT-LCD, 태양전지, 각종 센서, X-ray 사진 촬영기 개발에도 응용되고 있다. 본 논문에서는 Silicon-based 박막의 제조기법과 그에 따른 다양한 실리콘 박막 실리콘 트랜지스터를 이용한 능동형 액정과 유기발광 화소제어 활용, 센서 응용 부분에서 태양전지, X-ray 촬영기활용 분야에서 기술현황 시장분석을 통해 차세대 연구개발의 방향을 제시하고자 한다. 현재 국내에서 실리콘 박막의 가장 큰 응용 분야는 메모리 소자의 평판디스플레이의 TFT-LCD 시장이다. 그러나 실리콘 박막으로 가능한 응용분야는 아직 산업계에서 열매를 맺지 못한 분야가 더 많고 실제로 적용할 수 있는 분야의 다양함을 본 논문을 통해 소개한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.266-266
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• 2010

실리콘 나노잉크를 이용한 프린팅 공정을 적용하여 결정질 실리콘 박막을 제조하였으며, 다양한 공정조건에 따른 박막의 특성을 연구하였다. 기존의 실리콘 박막형 제조 기술은 고가의 진공프로세스이므로, 비진공 프린팅 공정의 대체를 통하여 박막 태양전지의 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있다. 실리콘 나노입자는 저온 플라즈마를 사용하여 합성하였으며, 스핀코팅 (spin coating), 드롭핑 (dropping), 딥핑 (dipping) 등의 프린팅 공정을 이용하여 단결정 실리콘 웨이퍼 위에 박막을 형성하였다. 사용된 실리콘 나노입자는 10 ~ 50 nm 의 크기와 단결정 구조를 갖는다. 이러한 실리콘 나노입자는 Propylene Glycol 용매에 분산시켜 하부기판에 프린팅 하였다. 이렇게 증착된 나노입자들은 $600{\sim}1000^{\circ}C$의 온도와 다양한 분위기에서 열처리되어 고밀도화 되었다. 제조된 실리콘 박막의 물성 분석은 SEM, EDX, 그리고 X-ray 회절 측정을 통하여 수행되었다.