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.
A solar cell conversion effiency was degraded by grain boundary effect in polycrystalline silicon. To reduce these effects of the grain boundaries, we investigated various influencing factors such as preferential chemical etching of grain boundaries, grid design, transparent conductive thin film, and top metallization along grain boundaries. Pretreatment in $N_2$ atmosphere and gettering by $POCl_3$ and Al were performed to obtain polycrystalline silicon of the reduced defect density. Structural, electrical, and optical properties of solar cells were characterized. Improved conversion efficiencies of solar cell were obtained by a combination of Al diffusion into grain boundaries on rear side, fine grid finger, top Yb metal grid on Cr thin film of $200{\AA}$ and buried contact metallization along grain boundaries.
We present a microscopic description for generation of 1/f noise in interfaces between cobalt thin film and silicon substrate. Along with surface resistance measurements and transmission electron diffraction observations. 1/f noise power spectral density has been measured for the interfacial structures at the liquid nitrogen temperature . The cobalt films have been deposited by the electron-beam evaporation technique onto p-type (100) silicon in the high vacuum condition. The measured noise power spectral density shows highest magnitude near the structural transition and metallization transition region. The noise magnitude rapidly decreased after the cobalt silicide nucleation. The noise parameter is concluded to be originated form the structural fluctuations.
We report microbolometer characteristic with n-type and p-type amorphous silicon thin film. The n-type and p-type amorphous silicon thin films were made by PECVD. The electrical properties of n-type and p-type a-Si:H thin films were investigated as a function of doping gas flow rate. The doping gas used $B_2H_6/Ar$ (1:9) and $PH_3/Ar$ (1:9). In general, the conductivity of doping a-Si:H thin films increased as doping gas increase but the conductivity of a-Si:H thin films decreased as the doping gas increase because doping gas concentration increase led to dilution gas (Ar) increase as the same time. We fabricated an amorphous silicon microbolometer using surface micromachining technology. The fabricated microbolometer had a negative TCR of 2.3%. The p-type microbolometer had responsivity of $5{\times}10^4V/W$ and high detectivity of $3{\times}10^8cm(Hz)^{1/2}/W$. The p-type microbolometer had more detectivity than n-type for less noise value.
라디오 진동수 스퍼터를 이용하여 실리콘(110) 기판위에 증착시간을 60분, 120분 그리고 180을 변화시켜서 산화아연 박막을 만들었다. ZnO2 박막의 입자 성장면을 X선 회절 장치를 써서 분석한 결과 박막의 주 성장면(002)면과 (103)면의 방향이 증착 시간의 영향을 많이 받았다. 전자 주사 현미경을 통하여 ZnO2박막의 입자 성장을 관찰 한 결과 ZnO2박막이 증착 초기에는 성장이 정체되는 인큐베이션 시간이 필요하다가 일정 시간이 지나면 다시 입자 성장이 일어나는 현상이 관찰 되었다. ZnO2박막의 화학 분석을 한 결과는 증착 시간의 증가가 ZnO2박막내의 산소의 양과는 변화가 없었지만 Zn의 성분에 변화가 관찰 되어서 박막의 증착 시간이 박막내의 Zn성분에는 영향을 미침을 알 수 있었다.
본 연구에서는 비정질 규소 박막의 결정화를 촉진시키기 위하여 표면 활성화 처리의 영향을 관찰하였다. 표면 활성화 방법으로는 습식 연마법(Wet Blasting)과 Nd:YAG 레이저의 빔을 사용하였고, 700~$800^{\circ}C$에서 관상로 열처리를 행하여 고살 결정화에 미치는 영향을 보았다. 결정화 정도의 기준으로는 XRD 분석을 통해 얻은 (111) 피크강도를 이용하였으며, 결정의 품질을 분석하기 위해 Raman 분석을 행하였다. 결정화의 표면 형상에 대한 관찰은 주사전자 현미경(SEM)을 사용하였다. 본 실험 결과 표면 활성화 처리는 비정질 규소박막의 결정화를 촉진하고, 결정의 품질을 향상시키는 것으로 확인되었다. 습식 연마법(Wet Blasting)의 경루 2 Kgf/$\textrm{cm}^2$의 압력이 가장 효과적이었고, 레이저의 에너지는 100~200mJ/$\textrm{cm}^2$가 효과적이었다. 이것은 표면활성화처리를 통하여 비정질 실리콘 박막의 표면에 strain energy가 형성되어 결정화에 필요한 엔탈피에 영향을 미친 효과 때문으로 예상된다.
Using facing target magnetron sputtering (FTMS) with a graphite target source, carbon nitride thin films were deposited on silicon and glass substrates at different substrate temperatures to confirm the tribological, electrical, and structural properties of thin films. The substrate temperatures were room temperature, 150℃, and 300℃. The tribology and electrical properties of the carbon nitride thin films were measured as the substrate temperature increased, and a study on the relation between these results and structural properties was conducted. The results show that the increase in the substrate temperature during the fabrication of the carbon nitride thin films increased the hardness and elastic modulus values, the critical load value was increased, and the residual stress value was reduced. Moreover, the increase in the substrate temperature during thin-film deposition was attributed to the improvement in the electrical properties of carbon nitride thin film.
In this study, the Ag nano-dots structure was applied to the textured wafer surface to improve the light trapping effect of crystalline silicon solar cell. The Ag nano-dots structure was formed by the annealing of Ag thin film. Ag thin film deposition was performed using a thermal evaporator. The effect of light trapping was compared and analyzed through light reflectance measurements. The optimization process of the Ag nano-dots structure was made by varying the thickness of Ag thin film, the annealing temperature and time. The thickness of Ag thin films was in the range of 5 ~ 20 nm. The annealing temperature was in the range of 450~650℃ and the annealing time was in the range of 30 ~ 60 minutes. As a result, the light reflectance of 10 nm Ag thin film annealed at 650℃ for 30 minutes showed the lowest value of about 9.67%. This is a value that is about 3.37% lower than the light reflectance of the sample that has undergone only the texturing process. Finally, the change of the light reflectance by the HF treatment of the sample on which the Ag nano-dots structure was formed was investigated. The HF treatment time was in the range of 0 ~ 120 seconds. As a result, the light reflectance decreased by about 0.41% due to the HF treatment for 75 seconds.
이 논문에서는 반도체의 기판으로 사용되는 Si(silicon)기판과 금속배선 물질인 Cu(copper)의 확산을 효과적으로 방지하기 위한 W(Tungsten)-C(Carbon)-N(Nitrogen) 확산방지막을 제시하였고, 시료 증착을 위하여 rf magnetron sputter를 사용하여 동일한 증착조건에서 질소(N)의 비율을 다르게 증착한 후 시료의 열적 안정성 측정을 위하여 상온에서 $800^{\circ}C$까지 각각 질소 분위기에서 30분간 열처리 과정을 실시하여 열적 손상을 인가하였다. 이후 Nanoindentation 기법을 이용하여 총 16 points에서 Elastic modulus와 Weibull distribution을 측정하였다. 그 결과 질화물질이 고온에서 물성변화가 적게 나타나는 것을 알 수 있었고, 온도변화에 따른 박막의 균일도와 결정성 또한 질화물질에서 더 안정적이었다.
Surface and mechanical properties of thin films with submicron thickness was characterized by nanoindentation with Berkovich and Vickers tips, and scanning probe microscopy. Nanoindention was made in a depth range of 15 to 200 nm from the surface by applying tiny force in a range from 150 to $9,000 \mu$N. Stiffness, contact area, hardness, and elastic modulus were determined from the force-displacement curve obtained. Reliability was first tested by using fused quartz, a standard sample. Elastic modulus and hardness values of fused quartz measured were the same as those reported in the literature within two percent of error. Mechanical properties of ITO thin film were characterized in a depth range of 15∼200nm. As indentation depth increased, elastic modulus and hardness decreased by substrate effect. Ion beam deposited DLC thin films were indented in a depth range of 40∼50 nm. The results showed that the DLC thin film using benzene and bias voltage 0∼-50 V has elastic modulus and hardness value of 132 and 18 GPa respectively. Pure DLC thin films showed roughnesses lower than 0.25 nm, but silicon-added DLC thin films showed much higher roughness values, and the wavy surface morphology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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