• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.23-24
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• 2008

Bipolar pulsed dc magnetron sputtering을 이용하여 태양전지의 투명 전도막용으로 유리기판 위에 Al doped ZnO (AZO) 박막을 증착하였다. $400{\times}400\;mm$의 대면적 기판에 증착하기 위해서 $5{\times}25$ inch 대형 사각 AZO target (Al 2 wt%)을 사용했고, $50{\sim}250\;kHz$의 bipolar pulse를 인가하였다. 실제로는 $400{\times}400\;mm$ 면적의 기판에 slide glass 16개를 사용했으며, 약 700 nm 두께에서 두께와 투과도, 비저항의 균일도를 평가하였다. Bipolar pulse의 주파수 150 kHz일 때, 가장 우수한 특성을 갖는 AZO가 증착되었으며, $2.13{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항에 가시광선 영역에서 82%의 투과율을 보였다. 또한, $400{\times}400\;mm$ 대면적 기판에서의 두께와 투과도, 비저항의 불균일도는 각각 5%, 1%, 9% 였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.399-399
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• 2009

CIS계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성 및 Ga 조성 조절을 통한 밴드갭 조절이 용이해 고효율 박막 태양전지로 각광 받고 있다. CIS 태양전지의 광 흡수층 제조 방법으로는 여러 가지 방법이 있지만 본 연구에서는 가장 높은 에너지 변환 효율을 달성한 Co-Evaporation 방법을 사용하기로 하였다. 미국의 NREL의 경우 Co-Evaporation 방법을 사용해 20%의 에너지 변환 효율을 달성한 바가 있다. 하지만 이러한 효율의 태양전지는 실험실에서 연구용으로 제작한 아주 작은 면적으로 태양전지 양산화에 그대로 적용하기는 힘들다. 따라서 CIGS 태양전지의 양산화 적용을 위해 대면적화가 필수적이다. 본 연구에서는 기존의 3 stage 방식을 이용해 광흡수층을 증착하여 최적화 조건을 연구하였다. 또한 기판의 면적 증가에 따라 효율과 Voc, Jsc, F.F가 얼마나 감소하는지 실험하여 보았다. 기판은 soda lime glass를 사용 하였으며 후면 전극으로 약$1{\mu}m$ 두께의 Mo를 DC Supptering 방법을 이용해 증착하였다. 다음으로 약 $2{\mu}m$이상의 광흡수층을 Co-Evaporation 방법을 이용하여 증착 하였으며 buffer층으로는 약 50nm의 CdS층을 CBD방법을 이용하여 제조 하였다. TCO층으로 약 50nm의 i-ZnO와 약 450nm의 Al-ZnO를 RF Sputtering 방법을 이용하여 증착 하였다. 마지막으로 앞면 전극으로 약 $3{\mu}m$의 Al을 Thermal Evaporation 방법으로 증착하였다. 태양전지 소자의 면적은 $0.49cm^2$, $25cm^2$, $100cm^2$로 각각 면적을 달리하며 효율을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.374-374
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• 2011

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 일반적으로 Soda lime glass/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ITO/Al의 구조로 제작된다. 태양전지는 p형과 n형 반도체의 접합에 의해서 동작을 하게 되며, CIGS 박막 태양전지에서는 p형으로 CIGS 박막과 n형으로 CdS 박막이 사용된다. CIGS 박막태양전지에서는 p형과 n형이 서로 다른 물질로 이루어진 이종접합을 이루게 되고, 계면에서의 밴드가 어떻게 형성이 되느냐에 따라 태양전지 성능에 영향을 미치게 된다. p형의 CIGS 박막은 주로 다단계 증발법에 의해 형성되고 3단계 공정조건에 의해 계면의 특성에 많은 영향을 미치게 된다. n형의 CdS 박막은 주로 chemical bath deposition (CBD) 법에 의해 제작된다. 이렇게 제작되는 CBD-CdS는 시약의 농도, pH (수소이온농도), 박막 형성시의 온도 등의 조건에 따라 특성이 변하게 된다. 본 논문에서는 3단계 공정시간을 변화시켜 제작된 CIGS 박막 위에 CBD-CdS 증착 조건 중 thiourea 의 농도를 변화시켜 CIGS 태양전지를 제작하고 그에 따른 특성을 살펴보았다. CIGS 박막은 3단계 공정시간을 490초와 360초로 하여 제작하였고, CdS 박막은 thiourea 농도를 각각 0.025 M과 0.05 M, 0.074 M, 0.1 M로 변화시켜가며 제작하였다. 제작된 CIGS 박막 태양전지는 CIGS 3단계 공정시간과 thiourea의 조건에 따라 최고 15.81%, 최저 14.13%로 나타내었다. 또한, 외부양자효율을 측정하여 제작된 CIGS 박막 태양전지의 파장에 따른 특성을 비교하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.10
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• pp.889-894
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• 2001

2wt% $Al_2O_3-doped$ ZnO (AZO) thin films were deposited on sapphire (0001) single crystal substrate by parellel type rf magnetron sputtering at 55$0^{\circ}C$. The as-grown AZO thin films was polycrystalline and showed only broad deep defect-level photoluminescence (PL). In order to examine the change of PL property, AZO thin films were annealed in $N_2$ (N-AZO) and $H_2$ (H-AZO) at the temperature of $600^{\circ}C$~$1000^{\circ}C$ through rapid thermal annealing. After annealed at $800^{\circ}C$, N-AZO shows near band edge emission (NBE) with very small deep-level emission, and then N-AZO annealed at $900^{\circ}C$ shows only sharp NBE with 219 meV FWHM. In Comparison with N-AZO, H-AZO exhibits very interesting PL features. After $600^{\circ}C$ annealing, deep defect-level emission was quire quenched and NBE around 382 nm (3.2 eV) was observed, which can be explained by the $H_2$passivation effect. At elevated temperature, two interesting peaks corresponding to violet (406 nm, 3.05 eV) and blue (436 nm, 2.84 eV) emission was firstly observed in AZO thin films. Moreover, peculiar PL peak around 694 nm (1.78 eV) is also firstly observed in all the H-AZO thin films and this is believed good evidence of hydrogenation of AZO. Based on defect-level scheme calculated by using the full potential linear muffin-tin orbital (FP-LMTO), the emission 3.2 eV, 3.05 eV, 3.84 eV and 1.78 eV of H-AZO are substantially deginated as exciton emission, transition from conduction band maximum to $V_{ Zn},$ from $Zn_i$, to valence band maximum $(V_{BM})$ and from $V_{o} to V_BM}$, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.371.1-371.1
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• 2016

다양한 물질계의 2차원 나노구조는 그래핀과 함께 그 고유특성으로 최근 광전소자, 전자소자, 센서, 에너지 생성 및 저장과 수소에너지 생성 등의 응용으로 매우 많은 관심을 받고 있다. 특히 층상이중수산화물 (layered-double hydroxide; LDH) 2차원 나노구조는 생성의 용이성과 층상 내 금속 이온의 교환을 통한 특성의 자유로운 제어가 가능하므로 많은 관심을 받고 있다. 층상이중수산화물 화합물은 [Zn(1-x) MIII(x)(OH)2][$An-x/n{\cdot}mH2O$] (MIII = Al, Cr, Ga; An- = CO32-, Cl-, NO3-, CH3COO-) 구조로써, Brucite-type 구조 내에서 3가 양이온의 상태에 따라서 다양한 특성을 제어할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 층상이중수산화물 화합물은 촉매나, 에너지 저장, 음이온 교환 및 흡착, 화학적 촉매, 바이오 소자 등에 응용이 연구되고 있으며, 다양한 금속 산화물을 제조하기 위한 중간자 precursor로써도 연구되고 있다. 하지만, 이러한 대부분의 연구들을 통한 결과물들이 분말 및 수용액 상태로 남게 되며, 이러한 화합물의 특성을 제어하기 어려운 문제점이 있다. 더욱이 이러한 나노구조물들을 다양한 소자로 응용하기 위해서는 상용의 실리콘이나 glass 등의 기판형태의 물질상에 성장시킬 수 있어야 하며, 그러한 기판 위에서의 형상 및 특성 제어가 용이해야 한다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판을 적용한 Zn기반의 층상이중 수산화물 화합물을 성장하고, 하부물질의 조성제어를 통한 층상이중수산화물 화합물의 형상제어가 가능한 기술에 관한 연구를 보고하고자 한다. 이를 위한 하부물질의 조성은 Zn와 Al을 통해 이루어지며, 기형성된 Al2O3박막을 핵형성층으로 활용한다. 이러한 방법으로 형성된 층상이중수산화물 화합물에 대해 이차전자주사현미경, 투과전자현미경 및 X-ray회절기법을 통해 구조분석을 하고, Raman 및 광발광스펙트럼 분석을 통해 광학적 분석을 시행함으로써, 층상이중수산화물이 기판상에서 형성되는 메커니즘에 관한 규명을 시행하였다. 이러한 분석연구를 통해 핵형성층의 에칭 따라 실리콘 기판상에서 성장하는 층상이 중수산화물 화합물의 형상 및 조성이 제어되는 메커니즘을 구명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.339-339
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• 2012

지난 몇 년 동안, 투명 비정질 산화물 반도체는 유기 발광 다이오드, 플렉서블 전자 소자, 솔라 셀, 바이오 센서 등 많은 응용분야에 연구되고 있다. 투명 비정질 산화물 반도체 그룹들 중, 특히 비정질 IGZO 박막 트랜지스터는 비정질 상태임에도 불구하고 높은 이동도와 낮은 동작 전압으로 훌륭한 소자 특성을 보인다. 이러한 고성능의 IGZO 박막 트랜지스터는 RF 마그네트론 스퍼터링이나 pulsed laser deposition과 같은 고진공 장비를 이용하여 이미 여러 그룹에서 제작되고 발표되었다. 하지만 진공 증착 시스템은 제조 비용의 절감이나 디스플레이 패널의 대면적화에 큰 걸림돌이 되고 있고, 이러한 문제점을 극복하기 위해서 용액 공정은 하나의 해결책이 될 수 있다. 용액 공정의 가장 큰 장점으로는 저온 공정이 가능하기 때문에 글라스나 플라스틱 기판에서 대면적으로 제작할 수 있고 진공 장비가 필요없기 때문에 제조 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다. 본 연구에서는 high-k 게이트 절연막과 IGZO 채널 층을 용액 공정을 이용하여 박막 트랜지스터를 제작하고 그에 따른 전기적 특성을 분석하였다. IGZO의 몰 비율은 In, Ga, Zn 순으로 각각 0.2 mol, 0.1 mol, 0.1 mol로 제작하였고, high-k 게이트 절연막으로는 Al2O3, HfO2, ZrO2을 제작하였다. 또한, 용액 공정 IGZO TFT를 제작하기 전, 용액 공정 high-k 게이트 절연막 캐패시터를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 다양한 용액 공정 high-k 게이트 절연막 중, 용액공정 HfO2를 이용한 IGZO TFT는 228.3 [mV/dec]의 subthreshold swing, 18.5 [$cm^2/V{\cdot}s$]의 유효 전계 이동도, $4.73{\times}106$의 온/오프 비율을 보여 매우 뛰어난 전기적 특성을 확인하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.20 no.12
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• pp.629-635
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• 2010

Abstract In this study characteristics of Al-doped ZnO thin film by HIPIMS (High power impulse sputtering) are discussed. Deposition speed of HIPIMS with conventional balanced magnetic field is measured at about 3 nm/min, which is 30% of that of conventional RF sputtering process with the same working pressure. To generate additional magnetic flux and increase sputtering speed, electromagnetic coil is mounted at the back side of target. Under unbalanced magnetic flux from electromagnet with 1.5A coil current, deposition speed of AZO thin film is increased from 3 nm/min to 4.4 nm/min. This new value originates from the decline of particles near target surface due to the local magnetic flux going toward substrate from electromagnet. AZO film sputtered by HIPIMS process shows very smooth and dense film surface for which surface roughness is measured from 0.4 nm to 1 nm. There are no voids or defects in morphology of AZO films with varying of magnetic field. When coil current is increased from 0A to 1A, transmittance of AZO thin film decreases from 80% to 77%. Specific resistance is measured at about $2.9{\times}10-2\Omega{\cdot}cm$. AZO film shows C-axis oriented structure and its grain size is calculated at about 5.3 nm, which is lower than grain size in conventional sputtering.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.27-27
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• 2008

The different concentration Indium doped ZnO:Al films were grown on glass substrates (Corning 1737) at $200^{\circ}C$ by pulsed laser deposition. The indium doping in AZO films shows the critical effect on the crystallinity, resistivity, and optical properties of the films. The AZO films doped with 0.3 atom % indium content exhibit the highest crystallinity, the lowest resistivity of $4.5\times10^{-4}\Omega$-cm, and the maximum transmittance of 93%. The resistivity of the indium doped-AZO films is strongly related with the crystallinity of the films. The carrier concentration in the indium doped-AZO films linearly increases with increasing indium concentration. The mobility of the AZO films with increasing indium concentration was reduced with an increase in carrier concentration and the decrease in mobility was attributed to the ionized impurity scattering mechanism. In an optical transmittance, the shift of the optical absorption edge to shorter wavelength strongly depends on the electronic carrier concentration in the films.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.94.1-94.1
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• 2010

RF 마크네트론 스퍼트를 이용하여 유리 기판 위에 태양전지 투명전극용 Al 도핑된 ZnO(AZO)를 증착하였다. Si 박막 태양전지용 투명전극으로 사용될 AZO의 광학 및 구조적 특성을 향상시키기 위해서 증착온도 및 Ar 가스의 유량비를 조절하여 증착하였다. 상온에서 500도 범위 내에서 증착하였고, 10에서 40 sccm의 범위 내에서 Ar의 유량을 변화시켰다. 증착된 AZO의 광학적 특성은 UV-spectrometer를 이용하여 측정하였고, 구조적 특성은 XRD를 이용하여 측정하였다. 가스의 유량비에 따라 광학 및 구조적 특성의 의존성을 나타내고, 가스 유량비를 조절하여 태양전지용 투명전극의 광학 및 구조적 특성의 최적화를 이룰 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.290-291
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• 2006

We prepared the multilayer with Al doped ZnO (AZO)/Ag/AZO structure. The multilayer were deposited with various thickness of Ag layer on glass substrates at room temperature by using facing targets sputtering (FTS) method. To investigate the electrical, optical and structural properties, we used Hall Effect measurement system, four-point probes. UV-VIS spectrometer with a wavelength of 300 - 100nm, X-ray Diffractometer(XRD) and scanning electron microscopy (SEM). We obtained multilayer thin film with the low resistivity $5,9{\times}10^{-5}{\Omega}cm$ and the average transmittance of 86% m the visible range (400 - 800nm).