• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.456-456
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• 2009

Boron doping on an n-type Si wafer is requisite process for IBC (Interdigitated Back Contact) solar cells. Fiber laser annealing is one of boron doping methods. For the boron doping, uniformly coated or deposited film is highly required. Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method provides a uniform dopant film or layer which can facilitate doping. Because amorphous silicon layer absorption range for the wavelength of fiber laser does not match well for the direct annealing. In this study, to enhance thermal affection on the existing p-a-Si:H layer, a ${\mu}c$-Si:H intrinsic layer was deposited on the p-a-Si:H layer additionally by PECVD. To improve heat transfer rate to the amorphous silicon layer, and as heating both sides and protecting boron eliminating from the amorphous silicon layer. For p-a-Si:H layer with the ratio of $SiH_4$ : $B_2H_6$ : $H_2$ = 30 : 30 : 120, at $200^{\circ}C$, 50 W, 0.2 Torr for 30 minutes, and for ${\mu}c$-Si:H intrinsic layer, $SiH_4$ : $H_2$ = 10 : 300, at $200^{\circ}C$, 30 W, 0.5 Torr for 60 minutes, 2 cm $\times$ 2 cm size wafers were used. In consequence of comparing the results of lifetime measurement and sheet resistance relation, the laser condition set of 20 ~ 27 % of power, 150 ~ 160 kHz, 20 ~ 50 mm/s of marking speed, and $10\;{\sim}\;50 {\mu}m$ spacing with continuous wave mode of scanner lens showed the correlation between lifetime and sheet resistance as $100\;{\Omega}/sq$ and $11.8\;{\mu}s$ vs. $17\;{\Omega}/sq$ and $8.2\;{\mu}s$. Comparing to the singly deposited p-a-Si:H layer case, the additional ${\mu}c$-Si:H layer for doping resulted in no trade-offs, but showed slight improvement of both lifetime and sheet resistance, however sheet resistance might be confined by the additional intrinsic layer. This might come from the ineffective crystallization of amorphous silicon layer. For the additional layer case, lifetime and sheet resistance were measured as $84.8\;{\Omega}/sq$ and $11.09\;{\mu}s$ vs. $79.8\;{\Omega}/sq$ and $11.93\;{\mu}s$. The co-existence of $n^+$layeronthesamesurfaceandeliminating the laser damage should be taken into account for an IBC solar cell structure. Heavily doped uniform boron layer by fiber laser brings not only basic and essential conditions for the beginning step of IBC solar cell fabrication processes, but also the controllable doping concentration and depth that can be established according to the deposition conditions of layers.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.80-80
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• 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 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• Composites Research
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• v.30 no.2
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• pp.77-83
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• 2017

Liquid silicon infiltration, which is one of the methods of producing fiber reinforced ceramic composites, has several advantages such as low fabrication cost and good shape formability. In order to confirm LSI process feasibility of SiC fiber, $SiC_f/SiC$ composites were fabricated using three types of SiC fibers (Tyranno SA, LoxM, Tyranno S) which have different crystallinity and oxygen content. Composites that were fabricated with LSI process were well densified by less than 2% of porosity, but showed an obvious difference in 3-point bending strength according to crystallinity and oxygen content. When composites in LSI process was exposed to a high temperature, crystallization and micro structural changes were occurred in amorphous SiOC phase in SiC fiber. Fiber shrinkage also observed during LSI process that caused from reaction in fiber and between fiber and matrix. These were confirmed with changes of process temperature by SEM, XRD and TEM analysis.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.30 no.5
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• pp.183-188
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• 2020

Lead zinc niobate (PZN)-added lead zirconate titanate (PZT) thick films with thickness of 5~10 ㎛ were fabricated on silicon and sapphire substrates using aerosol deposition method. The contents of PZN were varied from 0 %, 20 % and to 40 %. The PZN-added PZT film showed poorer electrical properties than pure PZT film when the films were coated on silicon substrate and annealed at 700℃. On the other hand, the PZN-added PZT film showed higher remanent polarization and dielectric constant values than pure PZT film when the films were coated on sapphire and annealed at 900℃. The ferroelectric and dielectric characteristics of 20 % PZN-added PZT films annealed at 900℃ were compared with the result values obtained from bulk ceramic specimen with same composition sintered at 1200℃. As annealing temperature increased, dielectric constant increased. These came from enhanced crystallization and grain growth by post heat treatment.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.17 no.7
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• pp.366-370
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• 2007

Silicon nitride ($Si_3N_4$) ceramics have been considered for various components of nuclear power plants such as the mechanical seal of a reactor coolant pump (RCP), the guide roller for a control rod drive mechanism (CRDM), and a seal support, etc. Corrosion behavior of $Si_3N_4$ ceramics in a high-temperature and high-pressure water must be elucidated before they can be considered as components for nuclear power plants. In this study, the corrosion behaviors of $Si_3N_4$ ceramics containing MgO and $Al_2O_3$ as sintering aids were investigated at a hydrothermal condition ($300^{\circ}C$, 9.0 MPa) in pure water and 35 ppm LiOH solution. The corrosion reactions were controlled by a diffusion of the reactive species and/or products through the corroded layer. The grain-boundary phase was preferentially corroded in pure water whereas the $Si_3N_4$ grain seemed to be corroded at a similar rate to the grain-boundary phase in LiOH solution. Flexural strengths of the $Si_3N_4$ ceramics were significantly degraded due to the corrosion reaction. Results of this study imply that a variation of the sintering aids and/or a control (e.g., crystallization) of the grain-boundary phase are necessary to increase the corrosion resistance of $Si_3N_4$ ceramics in a high-temperature water.

• Current Photovoltaic Research
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• v.3 no.3
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• pp.80-84
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• 2015

We suggest new emitter formation method using solid-phase epitaxy (SPE); solid-phase epitaxy emitter (SEE). This method expect simplification and cost reduction of process compared with furnace process (POCl3 or BBr3). The solid-phase epitaxy emitter (SEE) deposited a-Si:H layer by radio-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD) on substrate (c-Si), then thin layer growth solid-phase epitaxy (SPE) using rapid thermal process (RTP). This is possible in various emitter profile formation through dopant gas ($PH_3$) control at deposited a-Si:H layer. We fabricated solar cell to apply solid-phase epitaxy emitter (SEE). Its performance have an effect on crystallinity of phase transition layer (a-Si to c-Si). We confirmed crystallinity of this with a-Si:H layer thickness and annealing temperature by using raman spectroscopy, spectroscopic ellipsometry and transmission electron microscope. The crystallinity is excellent as the thickness of a-Si layer is thin (~50 nm) and annealing temperature is high (<$900^{\circ}C$). We fabricated a 16.7% solid-phase epitaxy emitter (SEE) cell. We anticipate its performance improvement applying thin tunnel oxide (<2nm).

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.3
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• pp.309-317
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• 1996

세가지 다른 방법을 이용하여 형성시킨 비정질 실리콘(SiH4 a-Si, Si2H6 a-Si, Si+ implanted SiH4 a-Si)들에 대한 저온 결정화 기구의 차이를 고전적 이론인 Avrami 식(X=1-exptn, X=결정화 분율, t=열처리 시간, n=지수)을 이용하여 검토하였다. Silane으로 형성된 비정질 실리콘의 결정화 과정에서는 Avrami 식에서의 n의 값이 2.0을 나타내고 있어, 결정성장이 이차원적으로 이루어지면서 핵생성률이 시간에 따라 감소하고 있음을 알 수가 있었다. Si+ 이온 주입에 의하여 형성된 비정질 실리콘의 결정화에서는 3.0의 지수 값이 얻어지고 있어, 정상상태의 핵생성과 함께 2차원적인 결정 성장이 이루어지고 있었다. Disilane으로 형성된 비정질 실리콘에 대한 결정화에서는 2.8의 지수값이 얻어져, 정상상태의 핵 생성이 우세하게 일어나는 2차원적인 결정성장이 일어나고 있음을 알 수 있었다. 또한 TEM을 이용하여 시간에 따라 변하는 핵생성률을 조사하여, Avrami 식의 적용이 타당성 있음을 증명하였다. 마지막으로, 최종 입자의 크기가 열처리 온도에 크게 영향을 받고 있지 않음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.318.1-318.1
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• 2016

Hafnium Oxide (HfOx) has been attracted as a promising gate dielectric for replacing SiO2 in gate stack applications. In this paper, Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) capacitor with solution processed HfO2 high-k material as a dielectric were fabricated. The solvent using $HfOCl2{\cdot}8H2O$ dissolve in 2-Methoxy ethanol was prepared at 0.3M. The HfOx layers were deposited on p-type silicon substrate by spin-coating at $250^{\circ}C$ for 5 minutes on a hot plate and repeated the same cycle for 5 times, followed by annealing process at 350, 450 and $550^{\circ}C$ for 2 hours. When the annealing temperature was increased from 350 to $550^{\circ}C$, capacitance value was increased from 337 to 367 pF. That was resulted from the higher temperature of HfOx which have more crystallization phase, therefore dielectric constant (k) was increased from 11 to 12. It leads to the formation of dense HfOx film and improve the ability of the insulator layer. We confirm that HfOx layer have a good performance for dielectric layer in MOS capacitors.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1416-1417
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• 2011

킹크효과를 억제할 수 있는 새로운 f-모양 트리플게이트 구조를 가지는 다결정실리콘 박막트랜지스터는 추가적인 공정과정 없이 제안 및 제작되었다. 이러한 다결정실리콘 박막트랜지스터의 채널에는 순차적인 횡방향 고체화(Sequential Lateral Solidification, SLS)나 CW 레이져 횡방향 결정화(CW laser Lateral Crystallization, CLC) 등과 같은 방법으로 제작된 횡방향으로 성장시킨 그레인이 있다. 이 소자의 전체적인 전류흐름은 횡방향으로 성장시킨 그레인 경계에 강력하게 영향을 받는다. f-모양 트리플게이트에는 횡방향으로 성장시킨 그레인과 평행한 방향으로 위치한 채널, 그리고 수직인 방향으로 위치한 채널이 있다. 이 소자는 f-모양 게이트 구조에서의 비대칭 이동도를 이용하여 다결정실리콘 박막트랜지스터의 킹크효과를 효과적으로 억제시킬 수 있다는 사실을 실험과 시뮬레이션을 통해 검증되었다. 우리의 실험 결과는 이 논문에서 제안된 f-모양 트리플게이트 박막트랜지스터가 기존의 박막트랜지스터와 비교할 때 더 효과적으로 킹크 효과를 감소시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 또한 고온 캐리어 스트레스 조건에서의 신뢰성도 개선할 수 있음이 확인되었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.12 no.5
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• pp.209-212
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• 2011

Hafnium nitride (HfN) thin films were deposited onto a silicon substrate by inductive coupled nitrogen plasma-assisted radio frequency magnetron sputtering. The films were prepared without intentional substrate heating and a substrate negative bias voltage ($-V_b$) was varied from -50 to -150 V to accelerate the effects of nitrogen ions ($N^+$) on the substrate. X-ray diffractometer patterns showed that the structure of the films was strongly affected by the negative substrate bias voltage, and thin film crystallization in the HfN (100) plane was observed under deposition conditions of -100 $V_b$ (bias voltage). Atomic force microscopy results showed that surface roughness also varied significantly with substrate bias voltage. Films deposited under conditions of -150 $V_b$ (bias voltage) exhibited higher hardness than other films.