순수한 NbTiO₂ 박막과 산소 분위기속의 재 증착된 NbTiO₂ 박막의 성장 변화 패턴에 관한 연구

정진 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2019 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.9 No.8

In this study, NbTiO2 thin films were deposited on silicon substrates with a thickness of more than 200nm, and samples made under the same conditions were sintered in an oxygen atmosphere, followed by changes in the growth patterns and particle shape of the thin films sintered in pure and oxygen atmospheres. It was analyzed in relation to the photoelectric characteristics. Both pure Nb doped TiO2 thin films and Nb doped TiO2 sintered in O2 atmosphere had tetragonal structure. The crystal strength of the Nb doped titanium oxide thin film and the pure Nb doped titanium oxide thin film sintered in the oxygen atmosphere were changed. In the X-ray diffraction analysis, the anatase position of the titanium oxide thin film was 25 degrees, but the titanium oxide thin film sintered in oxygen atmosphere was shifted to 68 degrees, indicating that the growth direction change of the titanium oxide thin film grown in the oxygen atmosphere was changed. The X-ray diffraction pattern of the niobium-titanium dioxide thin film sintered at 600°C oxygen atmosphere showed a niobium peak, indicating that titanium oxide and niobium reacted at a high temperature above 450°C. In the electron micrograph of the thin film, the shape of the particles was mostly uniform, but some of the particles were agglomerated or angular and rounded. The hollow structure also showed the vacancy between the particles. The particle size of the pure niobium-doped titanium oxide thin film and the niobium-doped titanium oxide thin film sintered in an oxygen atmosphere were also observed to be changed by the formation conditions of the thin film 본 연구는 NbTiO2박막을 200nm이상의 두께로 실리콘 기판위에 증착한 후에 동일한 조건에서 제작된 시료를 산소분위기에서 소결한 후 순수한 박막과 산소분위기에서 소결된 박막의 성장 패턴의 변화와 박막의 입자 모양의 변화에 대하여 분석하고 광전기적 특성과 연관하여 설명하였다. 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄의 경우 모두 정방정계 구조였다. 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 결정 세기는 변화되었다. X선 회절 분석에서 산화 티타늄 박막의 아나타제의 위치는 25도 이지만 산소 분위기에서 소결된 산화 티타늄 박막의 경우 68도로 이동되어서 산소분위기에서 성장 된 산화티타늄의 박막의 성장 방향 변화가 달라짐이 확인되었다. 600도 산소분위기에서 소결된 니오븀 이산화티탄 박막의 X선 회절패턴에서는 니오븀 피크가 나타나서 증착온도 450도 보다 높은 고온에서 산화티타늄과 니오븀이 반응되는 모습이 나타났다. 박막의 전자 현미경 사진에서 입자의 형상은 대부분 균일한 모습을 보였지만 일부 입자는 뭉쳐져 있거나 각진 모양과 둥근 모양 등이 나타나서 다양한 모습이 관찰 되었다. 박막의 입자와 입자사이의 빈공간이 보이는 할로우 구조도 나타났다. 니오븀이 도핑된 순수한 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 입자의 크기도 박막의 생성 조건에 의하여 변화되는 모습이 관찰 되었다.

박막형 태양전지 응용을 위한 ITZO 박막의 기판 종류에 따른 특성 분석

정양희(Yang-Hee Joung),강성준(Seong-Jun Kang) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.6

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 유리, 사파이어, PEN 기판 위에 ITZO 박막을 증착하여 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 유리와 사파이어 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 각각 3.08×10-4 과 3.21×10-4 Ω-cm로 큰 차이를 보이지 않은 반면 PEN 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 7.36×10-4 Ω-cm로 다소 큰 값이 측정되었다. 기판의 종류와 무관하게 ITZO 박막의 평균 투과도의 차이는 크지 않았다. 유리 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 흡수영역에서의 평균 투과도와 P3HT : PCBM 유기물 활성층의 흡수영역에서의 평균 투과도를 이용하여 구한 재료평가지수는 각각 10.52와 9.28×10-3 Ω-1로 가장 우수한 값을 나타내었다. XRD와 AFM 측정을 통해, 기판의 종류에 상관없이 모든 ITZO 박막이 비정질 구조를 나타내며 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가짐을 확인할 수 있었다. In this study, ITZO thin films were deposited on glass, sapphire, and PEN substrates by RF magnetron sputtering, and their electrical and optical properties were investigated. The resistivity of the ITZO thin film deposited on the glass and sapphire substrates was 3.08×10-4 and 3.21×10-4 Ω-cm, respectively, showing no significant difference, whereas the resistivity of the ITZO thin film deposited on the PEN substrate was 7.36×10-4 Ω-cm, which was a rather large value. Regardless of the type of substrate, there was no significant difference in the average transmittance of the ITZO thin film. Figure of Merits of the ITZO thin film deposited on the glass substrate obtained using the average transmittance in the absorption region of the amorphous silicon thin film solar cell and the absorption region of the P3HT : PCBM organic active layer were 10.52 and 9.28×10-3 Ω-1, respectively, which showed the best values. Through XRD and AFM measurements, it was confirmed that all ITZO thin films exhibited an amorphous structure and had no defects such as pinholes or cracks, regardless of the substrate type.

SnO2 박막의 전기적 성질과 결함과의 관계

강종욱,방태환,정진 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2017 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.7 No.8

RF 스퍼터 방법을 이용하여 산화주석 박막을 증착 하였다. 스퍼터 쳄버의 증착 온도는 300도로 고정하고 외부에서 산소를 쳄버내로 흘려주어 실리콘(100) 기판위에 산소층을 만들었다. 쳄버내 파워의 세기를 100, 150, 200W 로 변화시켜서 각각의 SnO2박막을 만들었다. 증착된 산화주석 박막의 구조를 알아보기 위하여 X-선 회절장치를 이용하여 산화주석 박막을 분석하였다. X선 회절 결과에서 SnO2박막은 공급된 파워의 세기가 증가되었을 때 박막의 주성장면인 (110)면, (211)면, (101)면등 모든 성장면의 세기가 일정한 변화를 보였다. 산화주석 박막의 표면 사진에서 공급된 파워의 세기가 증가됨에 따라 산화주석 박막의 형상은 원형 형상을 보였고, 공급된 파워 세기가 증가됨에 따라서 박막 표면의 입자 사이즈 크기도 증가되었다. 공급된 파워의 세기가 증가될 때 SnO2박막의 홀 표면 전하 밀도는 2.646×1014, 3.071×1014, 1.747×1015 cm-2 으로 증가되어서 공급된 파워의 세기가 박막내의 수송 전하 밀도에 영향을 주었다. 박막의 증착환경의 변화가 박막내의 표면 형상과 전기적 성질에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다. SnO2 thin film was deposited using Radio Frequency sputtering method. The deposition temperature of the sputter chamber was fixed at 300 degrees, and oxygen was flowed into the chamber from the outside to form an oxygen layer on the silicon (100) substrate. In order to investigate the structure of the deposited tin oxide thin film, the SnO2 thin film was analyzed using an X-ray diffractometer. X-ray diffraction showed (110), (211) and (101) plane increased with increasing supplied power. As the power supplied was increased, the shape of the thin film showed a circular shape, and the particle size of the thin film was increased as the power intensity was increased. The hall carrier density increased to 2.646×1014, 3.071×1014, 1.747×1015 cm-2, respectively, as the intensity of supplied power was increased, so that the intensity of power supplied affected the transport charge density in the thin film. It is confirmed that the change of the deposition environment of the thin film affected the surface shape and electrical properties of the thin film.

A Study on the Electromigration Characteristics in Ag, Cu, Au, Al Thin Films

Jin Young Kim(김진영) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.1

최근 미세전자 소자에서 초고집적, 적층구조 추세는 선폭이 0.25㎛ 이하까지 소형화되고 있는 실정이다. 이러한 미세화는 박막배선에서 높은 전류밀도를 초래하게 된다. 높은 전류밀도 하에서는 엘렉트로마이그레이션에 의한 결함발생이 미세전자 소자에서의 치명적인 문제점의 하나로 대두되고 있다. 본 연구는 Ag, Cu, Au, 그리고 Al 박막 등에서 엘렉트로마이그레이션 특성을 조사함으로써 박막배선 재료를 개선하기 위한 것이다.<br/> 고전기전도도를 갖고 있는 Ag, Cu, Au, 그리고 Al 박막배선에서 엘렉트로마이그레이션에 대한 저항 특성을 결함발생 시간 분석으로부터 활성화 에너지를 측정함으로써 조사하였다. 광학현미경 그리고 XPS 분석이 박막에서의 결함분석에 사용되었다.<br/> Cu 박막이 엘렉트로마이그레이션에 대해 상대적으로 높은 활성화 에너지를 보였다. 따라서 Cu 박막이 높은 전류밀도 하에서 엘렉트로마이그레이션에 대한 높은 저항성이 요구되는 차세대 미세전자 소자에서 적합한 박막배선 재료로서의 가능성을 갖는 것으로 판단된다. 보호막 처리된 Al 박막은 평균수명 증가, 엘렉트로마이그레이션에 대한 저항 특성 향상을 나타내며 이는 보호막 층과 박막배선 재료 계면에서의 유전 보호막 효과에 기인하는 것으로 사료된다. Recent ULSI and multilevel structure trends in microelectronic devices minimize the line width down to less than 0.25㎛, which results in high current densities in thin film interconnections. Under high current densities, an EM(electromigration) induced failure becomes one of the critical problems in a microelectronic device. This study is to improve thin film interconnection materials by investigating the EM characteristics in Ag, Cu, Au, and Al thin films, etc.<br/> EM resistance characteristics of Ag, Cu, Au, and Al thin films with high electrical conductivities were investigated by measuring the activation energies from the TTF (Time-to-Failure) analysis. Optical microscope and XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis were used for the failure analysis in thin films.<br/> Cu thin films showed relatively high activation energy for the electromigration. Thus Cu thin films may be potentially good candidate for the next choice of advanced thin film interconnection materials where high current density and good EM resitance are required. Passivated Al thin films showed the increased MTF(Mean-time-to- Failure) values, that is, the increased EM resistance characteristics due to the dielectric passivation effects at the interface between the dielectric overlayer and the thin film interconnection materials.

Bi(Fe_{0.9}Mn_{0.1})O_{3} 박막의 강유전 및 자기 특성

도달현 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.6

Bi(Fe_{0.9}Mn_{0.1})O_{3} (BFMO) thin films were prepared on Pt(111)/Ti/SiO_{2}/Si substrates by using a pulsed laser deposition method. The crystal structure, the oxidation states of the Mn and the Fe ions, and the ferroelectric and the magnetic properties were investigated. There was no changes in the crystal structure of the BFMO thin films compared to the BiFeO_{3} (BFO) thin films. According to the X-ray photoelectron spectroscopy results, Mn²+, Mn³+, Mn⁴+ ions coexisted in the BFMO thin films. Also, the reduced volume fraction of Fe²+ ions, compared to that in BFO thin films, was confirmed. Although ferroelectric hysteresis loops were not observed in the BFMO thin films at low frequencies hysteresis loops were observed at high frequencies. The remnant polarization (2P_{r}) of the BFMO thin film was 156 μC/cm² measured under a 10 kHz voltage pulse. The saturation magnetization (M_{s}) of the BFMO thin film was 4.7 emu/cm³. The magnetic hysteresis loops of the BFMO thin films were similar to these of the BFO thin films. 펄스 레이저 증착법을 이용하여 Pt(111)/Ti/SiO_{2}/Si 기판 위에 Bi(Fe_{0.9}Mn_{0.1})O_{3} (BFMO) 박막을 제작하여 Mn 치환에 따른 결정구조, Mn 및 Fe의 산화수, 강유전 및 자기 특성을 연구하였다. X-선 회절 측정 결과에 의하면, BiFeO_{3} (BFO) 박막과 비교해서, Mn의 치환으로 인한 결정구조에서의 큰 변화는 확인할 수 없었다. BFMO 박막에는 Mn²+, Mn³+, Mn⁴+가 동시에 존재하는 것을 확인하였으며, 순수한 BFO 박막과 비교해서 Fe²+의 양이 줄어들었음을 확인하였다. 순수한 BFO 박막과 비교해서, BFMO 박막의 강유전 특성은 낮은 주파수 영역에서는 도체의 특성을 보인 반면, 높은 주파수 영역에서는 BFO 박막과 유사한 강유전 이력곡선을 얻을 수 있었다. 10 kHz에서 측정된 BFMO 박막의 잔류분극(P_{r})은 2P_{r} = 156 μC/cm² 이었다. 포화 자화값(M_{s})은 4.7 emu/cm³로 Mn의 치환에 따른 자기 특성에서의 변화는 관찰할 수 없었으며, BFO 박막에서 관찰되는 자기 이력곡선과 유사한 특성을 보였다.

스퍼터링 방법을 이용한 금속산화물 첨가 TiO₂ 박막 제조 및 광촉매 활성

안호근 ( Ho-geun Ahn ),이도진 ( Do-jin Lee ),김기중 ( Ki-joong Kim ),김용화 ( Yong-hwa Kim ),정운조 ( Woon-jo Jeong ),문장수 ( Jang-soo Moon ) 한국환경기술학회 2007 한국환경기술학회지 Vol.8 No.2

TiO₂ 분말에 소량의 금속산화물을 습식법으로 첨가하여 타겟을 제조하고, 스퍼터링(sputtering) 방법으로 박막을 제조하여 박막의 구조적, 광학적 특성과 에틸렌 분해에 대한 광촉매 활성을 조사하였다. 제조한 금속산화물 첨가 TiO₂ 박막 밴드갭은 TiO₂ 박막보다 약간 높게 나타났다. 제조한 박막의 표면과 단면형상의 SEM과 AFM 조사에서 균일한 박막의 성장을 확인할 수 있었고, 금속산화물 첨가 TiO₂ 박막의 에틸렌에 대한 광분해 활성은 반응시간의 경과에 따라 증가하였다. Cr/TiO₂과 Mn/TiO₂ 박막의 활성은 TiO₂만의 박막보다 높았으나, Fe/TiO₂, Ni/TiO₂과 Mo/TiO₂ 박막의 경우는 분해성능이 TiO₂만의 박막보다 낮았다. 결과적으로, 습식법으로 소량의 금속산화물을 첨가한 분말을 이용하여 타겟을 제조하면, 균일한 금속산화물 첨가 TiO₂ 박막이 형성되고 에틸렌 분해에 대한 광분해 활성이 높아지는 경향이 나타나 광촉매제로 활용할 수 있음을 알았다. A small amount of metal oxides was added to TiO₂ powder by wet method, and thin film on substrate was prepared using their target by magnetron sputtering, respectively. Structural and optical properties and photocatalytic activity of the thin films were investigated. Band gap for the thin film of metal oxides added TiO₂ was a little higher than that of only TiO₂. Growth of homogeneous thin film on Al₂O₃ substrate was confirmed from SEM and AFM images for surface and cross-section of the thin films. Photocatalytic activity of ethylene over thin film of metal oxides added TiO₂ was increased with increase of reaction time. The activity for thin film of Cr/TiO₂ and Mn/TiO₂ was higher than that of only TiO₂, but the result over Fe/TiO₂, Ni/TiO₂ and Mo/TiO₂ was reverse. As a result, when the target was prepared using the metal oxides added TiO₂ powder by wet method, thin film prepared with the target was homogeneously coated on substrate, and was highly active photocatalytically.

절연코팅된 알루미늄 박막의 기계적 거동

김호장(Hojang Kim),최재훈(Jae-Hoon Choi),심기동(Gi-Dong Sim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4

금속 박막은 집적 회로, 가스 센서, 마이크로 엑추에이터 및 마이크로 히터와 같은 다양한 소자에 광범위하게 활용된다. 대부분의 소자에서 자가지지 박막의 형태보다는, 서로 다른 재료로 이루어진 여러 층의 박막이 복잡하게 쌓인 적층 구조가 더욱 빈번하게 활용된다. 금속 층을 통해 전도되는 전기 및 열을 절연하고 금속 표면의 산화를 방지하기 위해 유전체 물질을 활용해 금속 박막을 코팅하는 경우가 많 다. 본 발표에서는 절연코팅된 금속 박막의 기계적 거동을 측정하기 위한 표준 미소제조 공정을 활용한 두 가지 시험 방법을 제시하고자 한다. 수 nm 두께의 SiNx 로 코팅된 서브 마이크론 두께의 알루미늄 박막이 샘플로 활용되었다. 첫 번째로는 SEM 내부 장착하여 사용할 수 있도록 제작-설계된 미소 인장 시험기를 활용해 절연코팅된 알루미늄 박막의 기계적 거동을 측정하였다. 시험기의 최대 변위는 250μm이며 변위 분해능은 10nm이고 부하 분해능은 9.7μN이다. 본 장비는 double-leaf spring으로 구성된 로드 셀, 정전용량형 변위 게이지와 변위 측정이 가능한 압전 엑추에이터를 이용하여 나노 박막 재료의 면내 (in-plane) 인장 특성을 측정할 수 있다. 두 번째로는 마찬가지로 SEM 내부에서 활용할 수 있는 다이아몬드 쐐기 팁이 장착된 나노인덴터 장비를 활용하였다. MEMS 공정을 통해 멤브레인 및 외팔보 형태의 시편을 제작하였고 시편에 가해진 선 하중에 따른 샘플의 눌린 깊이를 측정함으로써 박막 재료의 기계적 거동을 측정할 수 있다. 절연코팅된 알루미늄 박막의 경우 코팅막이 없는 알루미늄 박막에 비해 약20MPa 높은 항복 강도를 보였는데, 이는 코팅막에 의해 전위의 움직임이 막혀 앞으로 나아가지 못함에 따라 발생한 현상이다. 이러한 실험 결과와 더불어 박막 재료의 고온 물성 측정에 대한 향후 계획 또한 소개하고자 한다. Metal thin films are widely used in various small-scale devices such as integrated circuits, gas sensors, micro-actuators, and micro-heaters. In most of the devices, it is hard to find freestanding thin films; instead, a number of layers of different materials are stacked in a complex way. In other words, metal films are generally surrounded by other materials. Dielectric materials commonly cover metal thin films in order to insulate electricity and heat conducted through the metal layer, and to prevent oxidation of the metal surface. In this presentation, we will introduce two in-situ experimental techniques utilizing Si-based micromachining process to characterize the mechanical behavior of passivated metal thin films. Experiments were carried out on submicron thick aluminum thin films passivated with a few nm thick SiNx. The first measurement technique is performed through use of a custom-built in-situ scanning electron microscope (SEM) mechanical tester for measurement of the mechanical properties of Al thin films with and without a passivation layer. The apparatus has a stroke of 250μm with a displacement resolution of 10nm and a load resolution of 9.7μN. It utilizes pre-calibrated leaf spring, capacitive displacement gauge, and piezo actuator with a built-in displacement sensor. The second technique utilizes an in-situ SEM nanoindentation system equipped with a diamond wedge tip. Micro-scale bridge-shaped membranes and cantilever samples are fabricated via standard microfabrication process, and deflected by applying a line load. Stress– strain curves can be determined from load-displacement curves. Metallic thin films with a passivation layer exhibit significant increase in yield strength because the passivation layer forms a strong interface, which acts as an obstacle to dislocation motion. Future plans for measurements at elevated temperatures will be introduced.

증착 조건 변화에 따른 SnO2 박막의 구조와 전기적 특성에 관한 연구

방태환,강종욱,정진 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.7

SnO$_2$박막을 RF 스퍼터를 이용하여 실리콘 기판 위에 증착 하였다. X-선 회절 분석에서는 공급된 파워 증가에 따라 산소분위기에 소결된 박막의 결정성은 증가 되었다. 전자 현미경 사진에서는 산소 분위기에서 형성된 박막의 평균 입자 사이즈 간격이 순수한 SnO$_2$ 박막의 평균 사이즈 간격보다 작았다. 홀효과 측정에서 순수한 SnO$_2$ 박막에서는 파워증가에 따라서 수송 전하 밀도는 감소하였지만 산소분위기에서 소결된 SnO$_2$ 박막에서는 파워증가에 따라서 수송 전하 밀도는 증가하였다. 수송전하밀도가 산소공공형성이나 Si기판과 박막 사이에 있는 SiO$_2$층과 상관 관계가 있음을 보였다. SnO$_2$ thin films were grown on Si substrates by using the radio-frequency magnetron sputtering method. X-ray diffraction showed that the crystallinity of of the SnO$_2$ thin films pre-annealed by exposure to oxygen increased as the power was increased. The images obtained using scanning electron microscopy indicated that the average grain size of the thin films formed in the oxygen atmosphere was smaller than that of the pure SnO$_2$ thin films. Hall measurements on the pure SnO$_2$ thin films showed that the carrier density increased as the power was increased. However, for the pre-annealed SnO$_2$ thin films, the carrier density decreased with increasing power. The carrier density of thin films can depend on whether or not they are formed in an oxygen due to the formation of oxygen vacancies or a SiO$_2$ layer between the Si substrates and the SnO$_2$ thin films.

CIGSe₂ 박막태양전지용 Mo 하부전극의 물리ㆍ전기적 특성 연구

최승훈(Seung-Hoon Choi),박중진(Joong Jin Park),윤정오(Jeong Oh Yun),홍영호(Young Ho Hong),김인수(In Soo Kim) 한국진공학회(ASCT) 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.3

CIGS 박막 태양전지 기판소재인 소다라임유리 표면에 플라즈마 전처리 후 DC 마그네트론 스퍼터링 방법으로 Mo 박막을 제조하였다. 증착압력과 증착시간 변화에 따른 Mo 박막의 물리적, 전기적 특성을 분석하였고, 셀렌화 처리 조건에 따른 MoSe₂ 생성 여부와 경향성을 연구하였으며, Mo 박막 두께에 따른 AZO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 구조의 태양전지를 제조하여 그 특성을 분석 및 평가하였다. 증착압력이 4.9 mTorr에서 1.3 mTorr로 감소할수록 치밀하고 결정입자 사이의 공극이 적고, 증착속도가 감소하고 전기저항도가 낮은 Mo 박막이 증착되었다. 증착온도가 상온에서 200oC로 증가할수록 Mo 박막은 치밀한 구조를 가지고 결정성은 향상되어 면저항이 낮게 나타났다. 셀렌화 시간이 길어질수록 Mo 박막 층은 줄어들고, MoSe₂ 층 생성두께가 커지는 것을 알 수 있었고, 열처리로 인해 결정화 되면서 전체 박막의 두께가 줄어들었으며, MoSe₂ 층의 배양성은 c축이 Mo 표면과 수직 방향으로 성장된 것을 알 수 있었다. Mo 박막의 두께가 1.2 ㎛와 0.6 ㎛인 AZO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 구조로 이루어진 CIGS 박막 태양전지를 제조하였다. Mo 박막의 두께가 1.2 ㎛일 때 보다 0.6 ㎛일 때 CIGS 박막태양전지의 변환 효율은 9.46%로 비교적 우수한 특성을 나타났다. CIGS 박막 태양전지에서 하부전극인 Mo 박막 특성은 유리기판 및 광흡수 층과의 계면 형성 따라 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었고, 유리기판의 플라즈마 처리와 Mo 박막의 두께 조절로 Na 효과 및 MoSe₂층 형성 제어함으로써 CIGS 박막 태양전지의 특성 개선에 효과를 가질 수 있었다. In this Study, Mo back electrode were deposited as the functions of various working pressure, deposition time and plasma per-treatment on sodalime glass (SLG) for application to CIGS thin film solar cell using by DC sputtering method, and were analyzed Mo change to MoSe₂ layer through selenization processes. And finally Mo back electrode characteristics were evaluated as application to CIGS device after Al/AZO/ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG fabrication. Mo films fabricated as a function of the working pressure from 1.3 to 4.9mTorr are that physical thickness changed to increase from 1.24 to 1.27 ㎛ and electrical characteristics of sheet resistance changed to increase from 0.195 to 0.242 Ω/sq as according to the higher working pressure. We could find out that Mo film have more dense in lower working pressure because positive Ar ions have higher energy in lower pressure when ions impact to Mo target, and have dominated (100) columnar structure without working pressure. Also Mo films fabricated as a function of the deposition time are that physical thickness changed to increase from 0.15 to 1.24 ㎛ and electrical characteristics of sheet resistance changed to decrease from 2.75 to 0.195 Ω/sq as according to the increasing of deposition time. This is reasonable because more thick metal film have better electrical characteristics. We investigated Mo change to MoSe₂ layer through selenization processes after Se/Mo/SLG fabrication as a function of the selenization time from 5 to 40 minutes. MoSe₂ thickness were changed to increase as according to the increasing of selenization time. We could find out that we have to control MoSe₂ thickness to get ohmic contact characteristics as controlling of proper selenization time. And we fabricated and evaluated CIGS thin film solar cell device as Al/AZO/ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG structures depend on Mo thickness 1.2 ㎛ and 0.6 ㎛. The efficiency of CIGS device with 0.6 ㎛ Mo thickness is batter as 9.46% because Na ion of SLG can move to CIGS layer more faster through thin Mo layer. The adhesion characteristics of Mo back electrode on SLG were improved better as plasma pre-treatment on SLG substrate before Mo deposition. And we could expect better efficiency of CIGS thin film solar cell as controlling of Mo thickness and MoSe₂ thickness depend on Na effect and selenization time.

화학용액 증착법으로 제조한 바나듐이 첨가된 Na0.5Bi4.5Ti₄O15 박막의 전기적 성질

김진원,도달현,김상수 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.5

Ferroelectric thin films have been extensively investigated for integrated device applications, such as nonvolatile ferroelectric random access memories, microelectromechanical systems, tunable mi-crowave devices, integrated optical modulators, and infrared sensors. Bismuth-layer-structured fer-roelectrics belonging to the Aurivillus family, denoted by (Bi₂O₂)²+(Am−₁BmO3m+₁)²−, where m=1, 2, 3, 4, 5, etc., have been considered to be promising materials. The ferroelectric Na0.5Bi4.5Ti₄O15 (NaBTi) thin film, an Aurivillius family with m=4, is not fully understood yet. Especially, there are almost no reports regarding the properties of NaBTi thin films. Pure Na0.5Bi4.5Ti₄O15 (NaBTi) and V-doped Na0.5Bi4.5−x/3Ti4−xVxO15 (NaBTiV-x, x=0.01, 0.03 and 0.05) thin films were prepared by using a chemical solution deposition. For all samples, a layered perovskite structure with a single phase and with a good crystalline structure was observed in the X-ray diffraction (XRD) patterns, and the surface was composed of fine grains without cracks in the SEM results. The NaBTiV-0.01 thin film exhibited a better saturated hysteresis loop than the NaBTi thin film. For the NaBTiV-0.01 thin film, the remnant polarization (2Pr) was 61㎛/㎠ at room temperature, and the leakage current density measured at room temperature was 2.4×10−7 A/㎠ at an external electric field of 100 kV/㎝. There results show that V-doping is an effective method for improving the ferroelectric properties of the NaBTi thin film. 순수한 Na0.5Bi4.5Ti₄O15 (NaBTi) 박막과 바나듐이 첨가된 Na0.5Bi4.5−x/3Ti4−xVxO15 (NaBTiV-x, x=0.01, 0.03 그리고 0.05) 박막을 화학 용액 증착법으로 Pt(111)/Ti/SiO₂/Si(100) 기판 위에 성장시켜 바나듐 첨가량에 따른 박막의 미세구조와 전기적 특성을 측정, 비교 분석하였다. 성장된 NaBTi 및 NaBTiV-x 박막들은 결정화를 위해 750℃의 산소 분위기에서 RTA법으로 열처리하였으며 박막의 결정화 상태와 미세구조는 XRD, SEM 측정 결과로부터 알아 보았다. 바나듐이 첨가된 박막이 큰 잔류 분극과 작은 항전기장 및 누설 전류, 좋은 피로 특성을 보였는데 바나듐이 x=0.01 첨가된 NaBTiV-0.01 박막은 외부 전기장 648 kV/cm 일 때 잔류 분극(2Pr)과 항전기장(2Ec)은 각각 61㎛/㎠, 311 kV/㎝이었고 외부 전기장 100 kV/㎝일 때 누설전류 밀도는 2.4×10−7A/㎠이었으며 4.44×108까지 피로 현상을 보이지 않았다. 이러한 특성 향상은 바나듐울 첨가하였을 때 박막 내 산소 빈자리의 수가 감소하고 산소 빈자리의 이동도가 약화된 것에 기인한 것으로 판단된다.