실리콘 나노입자의 합성과 나노입자 분산용액을 이용한 박막 제조 = Synthesis of Silicon Nanoparticles and Preparatioon of Thin Films Using Silicon Nanoparticles Dispersed in Solvents

국문 초록 (Abstract)

실리콘 나노입자를 유도결합 플라즈마 코일로 둘러싼 석영관에 모노실란을 주입하면서 합성하였다. 다양한 공정조건으로 나노입자를 합성하였고 나노입자의 미세구조를 SEM, TEM, XRD 등을 이용하여 특성 평가하였다. 공정변수에 대한 나노입자의 특성을 알아보기 위하여 플라즈마 파워, 모노 실레인 분압, 아르곤 분압 등을 변화시키며 결과를 관찰하였다.
플라즈마 파워를 100 에서 300 W 까지 조절하였을 때, 입자의 결정성에 영향을 주었다. 플라즈마 파워가 낮을 때는 비정질 나노입자를 형성했다.
모노 실레인의 양은 결정성과는 관련이 없었고 미세하지만 나노입자의 크기에 영향을 주었다.
모노 실레인의 운반 기체인 아르곤의 양을 증가시켰을 때, 입자 크기나 결정성과는 무관하게 나노입자의 수득량에만 영향을 주었다.
합성된 실리콘 나노입자는 용매에 분산시켜 잉크 형식으로 제조하였다. 이 실리콘 잉크를 기판 위에 드롭핑하였고, 실리콘 박막을 형성하였다. 실리콘 나노입자로 만들어진 박막은 RTA에서 어닐링되어 미세구조를 관찰하였다. 어닐링 조건에 따라 인쇄 전자 기기의 분야에 적용 가능한 실리콘 단위박막을 얻을 수 있을 것이라 기대한다. 본 연구에서의 실리콘 나노입자는 태양전지를 위한 빛을 흡수하는 재료와 LED의 파장을 다운시키는 컨버터 재료로 적용시킬 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 이론적 배경 3
• 2.1. 태양전지 3
• 2.1.1. 태양전지의 원리 3
• 2.1.2. 태양전지의 구조 5
• 2.1.3 태양전지 기술의 발전 7
• 2.1.4. 양자점 9
• 2.1.5. 다중 여기자 생성 이론 11
• 2.2. 나노입자 제조 기술 13
• 2.2.1. 나노입자의 합성 13
• 2.2.2. 기상에서의 비열 플라즈마 14
• 2.2.3. 인쇄 전자 기술 17
• 3. 실험 21
• 3.1. 실리콘 나노입자의 합성 21
• 3.2. 실리콘 나노입자를 이용한 박막 제조 24
• 4. 결과 25
• 4.1. 실리콘 나노입자의 합성 25
• 4.1.1. 플라즈마 파워에 따른 변화 25
• 4.1.2. SiH4 유량에 따른 변화 29
• 4.1.3. Ar 분율에 따른 변화 35
• 4.2 나노입자 분산 용액을 이용한 박막 41
• 4.2.1. 결정질 나노입자를 사용한 박막 41
• 4.2.2. 비정질 나노입자를 이용한 박막 51
• 4.3 태양전지 적용을 위한 나노입자의 도핑 61
• 5. 결론 64
• 6. 참고 문헌 66