강유전체 박막 커패시터 하부전극에 관한 연구

임동건,정세민,최유신,김도영,이준신 성균관대학교 1997 학술회의지원논문목록집 Vol.1997 No.-

We have investigated Pt and RuO₂as a bottom electrode for a device application of PZT thin film. The bottom electrodes were prepared by using an RF magnetron sputtering method. We studied some of the property influencing factors such as substrate temperature, gas flow ratem and RF power. An oxygen partial pressure from 0 to 50% was investigated. The results show that only Ru metal was grown without supplying any ‬O₂gas. Both Ru and RuO₂phases were formed for ‬O₂partial pressure between 10-40%. A pure RuO₂phasewas obtained with ‬O₂partial pressure of 50%. A substrate temperature from room temperature to 400°C was investigated with XRD for the film crystallinity examination. The substrate temperature influenced the surface morphology and the resistivity of Pt and RuO₂ as well as the film crystal structure. From the various considerations, we recommend the substrate temperature of 300°C for the bottom electrode growth. Because PZT film growth on top of bottom electrode requires a temperature process higher than 500°C, bottom electrode properties were investigated as a functiona of post anneal temperature. As post anneal temperature was increasedm the resistibity of Pt and RuO₂was decreased. However, almost no change was observed in resistibity for an anneal temperature higher than 700°C . From the studies on resistivity and surface morphology, we recommend a post anneal temperature less than 600°C.

A Novel Mo Substrate Removal Method for the Applications of Thin Film Silicon

Yi, Junsin 成均館大學校 科學技術硏究所 1996 論文集 Vol.47 No.2

본 논문은 박막 실리콘의 구조적 광학적, 전기적 특성을 Mo 기판 식각을 이용하여 규명하였다. 금속 Mo 기판 식각법은 Mo 기판을 일정한 형태로 식각하여 박막 실리콘 특성 규명용 전극으로 사용하였다. 측정된 Mo 접촉 저항은 1 x 10 exp(-6)Ω-㎠보다 낮아서 전극재료로 타당하였다. 도전율은 진성 비정질 실리콘인 경우 10^-7 s/cm이고 850℃에서 4시간의 열처리 후에는 10^-3 s/cm까지 상승하였다. 온도 함수로 측정된 도전율로부터 계산된 진성 다결정 실리콘 활성화 에너지는 0.5eV이었다. 박막 실리콘의 구조적, 광학적 특성은 열처리 전후에 Morlvks 전체를 식각함으로써 규명하였다. 투과 전자 현미경으로 박막 실리콘의 구조적 특성을 관찰하였다. 광투과율 측정에 의한 비정질 실리콘의 광학적 갭이 1.87eV이었다. 박막 실리콘의 결합 구조는 퓨리어 변환한 적외선 분광기를 (FTIR) 통해 관측하였다. FTIR 측정은 600℃ 열처리 후에 비정질 실리콘 박막 내에 결합하여 존재하던 수소가 모두 방출됨을 보였다. 다결정 실리콘의 트랩은 온도 촉진에 의한 전류 측정으로 검사하였다. 고온 처리로 다결정화된 박막 실리콘에서는 전공 트랩이 주를 이루었다. TFT 소자는 금속 기판의 일부를 드레인과 소스 전극으로 사용하여 새로운 제작 방법을 개발하였다. 다결정 실리콘 TFT는 낮아진 채널저항, 상승된 전달 콘덕턴스 증가된 전계효과 이동도와 빛의 민감도가 줄어들었다. 본 논문은 금속 몰리브덴니옴(Mo)기판 식각법을 이용하여 박막 실리콘의 물성특성 규명과 박막 트랜지스터(TFT) 소자 이용에 새로운 접근방법을 제시하였다. This paper investigates the structural, optical, and electrical properties of thin film Si using a molybdenum (Mo) substrate etching method. The Mo substrate etching method allow us to pattern the original Mo metal substrate to form an electrical ohmic contact for electrical characterization of the thin film silicon. The measured Mo contact resistance was less than 1 x 10 exp(-6)Ω-㎠. Conductivity was increased from 10^-7 s/ cm for as-grown intrinsic a- Si : H to 10^-3 s/cm after 850℃, 4 h anneal treatment. The conductivity versus temperature measurement showed activation energy E_a = 0.5 eV for intrinsic poly-Si. Structural and optical properties of the thin film Si were analyzed by removing the entire Mo substrate before and after anneal treatment. Transmission electron microscopy (TEM) revealed thin film microstructure. Optical transmission measurement on a-Si : H films shows a 1.87 eV optical gap. Changes in bonding structure of a-Si : H were examined with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The FTIR study indicates that all of the hydrogen bonds are evolved out after 600℃ anneal, The trap sites of the poly-Si were examined by thermally stimulated current (TSC) measurement. The hole trap dominated for the high temperature anneal treated poly-Si film. TFTs were fabricated using some portions of the Mo substrate metal as drain and source electrical contacts. The poly-Si TFT showed reduced channel resistance, increased transconductance, and increased field effect mobility by three orders, and reduced light effects. A Mo substrate backside etching opens up a new method to characterize thin film Si and to the TFT device application.

The Study of N-type Crystalline Silicon Solar Cells by PC1D

Yi Junsin,Jung Junhee,Lau Meng How 한국진공학회 2014 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.2014 No.2

A Study on the Optimized Al₂O₃ Passivation Layer Conditions for Securing Carrier Lifetime of Gallium Wafer

Junsin Yi,Youngkuk Kim,Yewon Cha 한국신재생에너지학회 2021 AFORE Vol.2021 No.10

Si Solar Cell Progress in SKKU

Junsin Yi(이준신),Youngseok Lee(이영석),Cheolmin Park(박철민) 한국신재생에너지학회 2017 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5

Invitation Ⅰ

Junsin Yi 한국신재생에너지학회 2021 AFORE Vol.2021 No.10

Silicon Solar Cells

Junsin Yi 한국진공학회 2007 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.16 No.1

Invitation Ⅰ

Junsin Yi 한국신재생에너지학회 2022 AFORE Vol.2022 No.9

Brief Review of Silicon Solar Cells

Junsin Yi(이준신) 한국진공학회(ASCT) 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.3

태양광발전이란 태양에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 것이다. 지난 5년 동안 태양광발전은 세계적으로 높은 성장률을 보여 왔다. 특히 2006년에는 30%이상의 성장을 가져왔으며 앞으로 20년 동안 평균 생산 성장률은 매년 27% - 34%가 될 것으로 예상하고 있다. 현재까지는 태양광발전을 이용해 생산된 전력의 가격은 기존 전력발전의 가격보다 높지만 태양광 기술의 발전과 효율의 향상으로 점점 그 가격이 떨어지고 있다. 뿐만 아니라 태양전지용의 실리콘 기판의 대량생산은 점점 더 태양전지의 가격 저하를 가져오고 있다. 태양전지의 변화효율의 한계는 30%이다. 현재에는 결정질 실리콘 태양전지가 주를 이루고 있지만 미래에는 박막 실리콘 태양전지가 주도를 이룰 것이다. 2030년에는 박막 태양전지가 90% 이상을 이루고 결정질 태양전지는 10% 이하로 떨어질 것을 예상하고 있다. 성균관대학교에서는 결정질 실리콘 태양전지의 저가화와 고효율화를 주 연구로 수행하고 있다. 현재 성균관대학교에서는 스크린 프린트를 이용해서 16% 이상의 다결정 실리콘 태양전지와 17% 이상의 단결정 실리콘 태양전지를 성공적으로 제작하였다. 제 1세대에서 다음 세대의 태양전지 발전의 과정은 새로운 접근법으로 확대되지만 여전히 실리콘이 지금까지 주된 재료로 쓰이고 있다. 2010년까지 이러한 기술들에 대한 격차는 여전히 있지만 태양광발전을 통한 전력생산의 가격은 60 cent/watt 정도로 예상하고 있다. 태양광발전은 청정에너지로서 재생불가능 하고 고갈되어가고 환경오염을 일으키는 다른 에너지와 비교하여 점점 대체에너지로서의 자리를 확립해 가고 있다. Photovoltaic (PV) technology permits the transformation of solar light directly into electricity. For the last five years, the photovoltaic sector has experienced one of the highest growth rates worldwide (over 30% in 2006) and for the next 20 years, the average production growth rate is estimated to be between 27% and 34% annually. Currently the cost of electricity produced using photovoltaic technology is above that for traditional energy sources, but this is expected to fall with technological progress and more efficient production processes. A large scale production of solar grade silicon material of high purity could supply the world demand at a reasonably lower cost. A shift from crystalline silicon to thin film is expected in the future. The technical limit for the conversion efficiency is about 30%. It is assumed that in 2030 thin films will have a major market share (90%) and the share of crystalline cells will have decreased to 10%. Our research at Sungkyunkwan University of South Korea is confined to crystalline silicon solar cell technology. We aim to develop a technology for low cost production of high efficiency silicon solar cell. We have successfully fabricated silicon solar cells of efficiency more than 16% starting with multicrystalline wafers and that of efficiency more than 17% on single crystalline wafers with screen printing metallization. The process of transformation from the first generation to second generation solar cell should be geared up with the entry of new approaches but still silicon seems to remain as the major material for solar cells for many years to come. Local barriers to the implementation of this technology may also keep continuing up to year 2010 and by that time the cost of the solar cell generated power is expected to be 60 cent per watt. Photovoltaic source could establish itself as a clean and sustainable energy alternate to the ever depleting and polluting non-renewable energy resource.

The a-Si:H/poly-Si Heterojuntion Solar Cells

Yi, Junsin,Kim, Sang-Soo,Yoon, Jong-Uk,Yoo, Hak-Do 成均館大學校 科學技術硏究所 1996 論文集 Vol.47 No.2

지상 전력응용을 위한 태양전지는 저가, 대면적, 높은 광변환 효율 조건이 요구된다. 이런 조건들을 만족시키기 위해서 비정질 규소/다결정 규소 구조인 이종접합 태양전지를 연구하였다. 본 태양전지는 상부에 넓은 대역폭(1.8eV)을 갖는 n-i-p형 비정질 규소 전지와 하부에 좁은 에너지 대역폭(1.1eV)인 n-p접합 다결정 규소로 이루어져 있다. 태양전지와 재료의 최적화는 태양전지 모의 실험도구인 PC-1D를 이용하였다. 연구 분야는 크게 세가지로서, 다결정 규소 하부전지, 비정질 상부전지, 태양전지 등가회로로 나누어 세부연구를 행하였다. 각 층의 변수들을 최적화하여 변환효율이 22%에 달하는 이종접합 태양전지를 얻었다. 직렬 연결된 태양전지를 통해 흐르는 총전류는 같아야 하므로 낮은 전류를 생성하는 상부 전기가 도출 가능한 출력 전류를 지배하게 된다. 비정질 규소 전지의 고저항 성분이 도출 가능한 전류를 적게 하기 때문에 상부 태양전지는 단락전류를 증가하는데 목표를 두어 최적화하였다. 제작이 가능한 상부 태양전지의 최적화된 변수는 불순물 농도가 10^17CM^-3, 진성층 두께 0.4㎛, 불순물층 두께 10nm, 진성층 농도 10^14cm^-3, 반송자 수명시간 5 x 10 exp(-8)sec, 표면 재결합 속도 10^4cm/sec, SiO 반사 방지막두께 80nm 등이다. 하부 태양전지는 개방 전압을 증가시키는데 목표를 두었다. 다결정 기판으로 p-type, 저항률 0.1Ω-cm, 두께 50㎛, 소수 반송자 수명시간 10μsec, 불순물 농도 5 x 10 exp(17)cm^-3, 표면을 반사 방지막이나 texturing하여 최적의 효과를 얻었다. A terrestrial application of solar cells requires a low production cost, large area, and high conversion efficiency. To meet these requirements, we investigated heterojunction solar cells with a structure of Metal/a-Si : H (n-i-p)/poly-Si (n-p)/Metal. This cell consists of two component cells ; top n-i-p junction a-Si : H cell with wide-bandgap 1.8 eV and a bottom n-p junction poly-Si cell with narrow-bandgap 1.1 eV. The solar cell conversion influencing factors were investigated in terms of film thickness, doping concentration, minority carrier lifetime, diffusion length, surface recombination, surface potential, A/R coating, and circuit parameters of solar cells. The optimization of material and solar cell was carried out by using a PC-1D solar cell simulator. Three main stream lines of the studies were the p-n junction poly-Si bottom cell, the p-i-n junction top a-Si : H cell, and the equivalent circuit examination. The optimized results indicates that the 22% efficiency of heterojunction solar cells can be achieved by optimizing parameters in each layer. Because the total current flow through the top and bottom cell must be constant, the lower current generating cell dominates the achievable output current. The top cell simulations were aimed to increase the short circuit current because the high resistivity of a-Si : H hinders high current generation. The achievable parameters in top cell fabrication are given as doping of 10^17 cm^-3, intrinsic layer thickness 0.4㎛ doped layer thickness 10 nm, intrinsic carrier concentration 10^14 cm^-3 , carrier lifetime 5 x 10 exp(-8) sec, surface recombination velocity 10^4 cm/sec, and SiO thickness 80 nm for the A/R coating. The bottom cell optimization was focused to enhance the open circuit voltage by taking p-type poly-Si substrate with 0.1Ω-cm resistivity, substrate thickness 50 ㎛. minority carrier lifetime 10 μsec, n-type emitter doping concentration 5 x 10 exp(17) cm^-3, and surface texturing or A/R coating method. The simulation results were generated using the acceptable values in experiment. The high conversion efficiencies can be achieved by tailoring the parameters of heterojunction solar cells. This approaches could be expanded to other heterojunction solar cells such as a-Si : H : C/poly-Si, CdS/CuInSe_2, and GaAs/GaSb.