Cu₂ZnSn(SSe)₄ 흡수층의 실시간 온도 측정을 통한 급속 열처리 공정의 최적화 = Optimization of a Rapid Thermal Process by Measuring the Real-time Temperature of the Cu₂ZnSn(SSe)₄Absorption Layer

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Via an in-situ monitoring tool of phase change during CZTSSe crystallization, we measured the temperature of the Cu₂ZnSn(SSe)₄ (CZTSSe) absorption layer during a selenization process with a rapid thermal process (RTP). The precursor of Cu/SnS/ZnS was prepared using a DC and RF sputtering process. On top of Cu/SnS/ZnS, Se was deposited by using a thermal evaporator. We also measured the real-time temperature of the CZTS precursor layer by using a thermocouple placed on the surface of the precursor. Initially, the precursor temperature showed a drop of 50℃ in 1 minute and returned to initial temperature after 2 minute. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were adopted to investigate the cause of the initial temperature drop. The initial temperature drop was due to the growth o fCu1−xSe. Subsequently, Cu₂ZnSn(SSe)₃ and Cu₂ZnSn(SSe)₄ were formed and the temperature gradually returned to its initial value. Additional annealing after the temperature had returned to its initial value increased the XRD intensity of the ZnSSe peak.

국문 초록 (Abstract)

급속 열처리 공정 (rapid thermal process: RTP)을 이용한 전구체의 셀렌화 공정에서 Cu₂ZnSn(SSe)₄(CZTSSe) 흡수층의 온도를실시간으로 측정하여 결정화 과정을 연구하였다. Cu/SnS/ZnS 전구체는 DC와 RF 스퍼터링 공정을 이용하여 몰리브덴이 증착된 소다-라임 유리 위에 증착하였으며, 이어서 Se을 열증착기를 이용하여 증착하였다. 흡수층 표면의 실제 온도는 열전대 (thermocouple) 온도계를 흡수층의 표면에 접촉하여 실시간으로 측정하였다. 초기에 650℃까지 상승한 흡수층의 온도가 이후 1분동안 약 50℃ 하락하였다가 2분 동안 다시 상승하여 초기 온도로 복귀하였다. X-선 회절 (X-ray diffraction: XRD) 및 주사 전자 현미경 (scanning electron microscope: SEM) 측정 결과로부터 초기 온도 하락의 원인이 Cu1−xSe의 형성에 의한 것임을 확인하였다. 이어서Cu₂ZnSn(SSe)₃와 Cu₂ZnSn(SSe)₄이 형성되면서 온도가 점차 상승하여 초기 온도로 복귀하였다. XRD 결과에서 초기 온도 복귀 후에 열처리 시간이 증가하면 ZnSSe 신호의 세기가 증가하는 것을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

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