GaN 에피층의 급속 열처리 효과

최성재,이원식 한국인터넷방송통신학회 2008 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.8 No.6

질소 분위기 하에서 GaN 에피층의 고온 급속 열처리 효과를 조사하였다. 열처리는 950도의 급속 열처리로를 이용하여 수행하였다. 급속 열처리에 따른 효과는 x선 회절을 통하여 연구하였다. 열처리 시간이 증가할수록 Bragg 피크는 각도가 큰 쪽으로 이동하였다. 피크의 FWHM은 열처리 시간이 증가함에 따라 약간의 증가 후 감소하였다가 다시 증가하였다. 시료는 적절한 조건 하에서 급속 열처리 후 구조적인 특성의 개선이 관측되었다. 시료의 결정성의 향상은 에피층의 격자 관련 요소들의 흐트러짐의 감소에 기인한다.

급속 열처리된 InGaN/GaN 다중양자우물 계면요동의 Photoluminescence 연구

유진아,노영균,김문덕,서지연,오재응,김송강 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.9

The influence of an interface fluctuation in an In0.15Ga0.85N/GaN multi-quantum well (MQW) grown by using metal-organic chemical vapor deposition was investigated after rapid thermal annealing by using photoluminescence. The rapid thermal annealings were performed at temperatures between 700 and 900℃ in intervals of 50℃ for 5 minutes. After the annealing, a red-shift of the emission peak took place for all samples, and the values of Define σ implied that the degree of the localization effect was reduced by 4.2 meV compared to the value of 7 meV for the as-grown sample. These behaviors can be explained by the reduction in the In compositional fluctuation in a MQW due to annealing leading to a decrease in the quantized energies. 기상화학증착법으로 성장된 In0.15Ga0.85N/GaN 다증양자 우물구조에 대하여 급속 열처리 후 계면요동 특성변화를 photoluminescence (PL)법으로 조사하였다. 급속열처리는 700~900℃까지 50℃간격으로 5분 동안 진행하였다. 열처리 후 PL 특정결과 모든 시료들은 장파장 이동 현상을 보였으며, 또한 계면에 대한 불균일 정도를 알 수 있는 σ값은 갓 성장된 시료에 대하여 약 7meV였으나 열처리 후 4.2meV까지 감소하였다. 이런 거동은 열처리 후 계면에서의 In 요동이 감소하여 양자화 된 에너지 준위가 낮아지기 때문으로 여겨진다.

박막태양전지 버퍼층 적용을 위해 RF 스퍼터링 및 급속열처리공정으로 제작한 황화아연 박막의 구조적 광학적 특성

박찬일(Chan-Il Park),전영길(Young-Kil Jun) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.4

CIGS 박막 태양 전지의 버퍼층은 흡수층과 윈도우층 사이의 밴드정렬(band alignment)을 통해 에너지 변환 효율을 향상시킨다. ZnS는 무독성의 Ⅱ-Ⅵ 반도체 화합물로서 직접천이형 광대역 밴드갭과 n형 전도성을 가지며, 높은 광투과성, 높은 굴절률 등의 우수한 전기적, 광학적 특성을 가지고 있고, 우수한 격자정합을 가지는 물질이다. 이 연구에서, RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착 후 급속 열처리에 의해 제작된 ZnS 버퍼층 박막의 구조적, 광학적 특성의 상관관계에 대해 고찰하였다. (111), (220), (311) 면의 섬아연광 입방정 구조를 확인할 수 있고, 상대적으로 저온에서 급속열처리를 수행한 시료에서는 (002) 면의 우르쯔광 육방정 구조가 함께 나타나는 다결정이 되었다. 고온에서 급속열처리 수행한 시료에서는 섬아연광 입방정 구조의 단결정으로 상전이 된다. 화학적 성분 분석을 통해서 Zn/S의 비율이 화학양론에 근접한 시료에서 섬아연광 입방정 구조의 단결정이 나타났음을 확인하였다 급속열처리 온도가 증가할수록 흡수단이 다소간 단파장 쪽으로 이동되고, 가시광 파장 범위에서 평균 광투과율이 증가하는 경향성을 보이며 500℃ 조건에서는 80.40%로 향상되었다. Buffer layer in CIGS thin-film solar cells improves energy conversion efficiency through band alignment between the absorption layer and the window layer. ZnS is a non-toxic II-VI compound semiconductor with direct-transition band gaps and n-conductivity as well as with excellent lattice matching for CIGS absorbent layers. In this study, the structural and optical properties of ZnS thin films, deposited by RF magnetron sputtering method and subsequently performed by the rapid thermal annealing treatment, were investigated for the buffer layer. The zincblende cubic structures along (111), (220), and (311) were shown in all specimens. The rapid thermal annealed specimens at the relatively low temperatures were polycrystalline structure with the wurtzite hexagonal structures along (002). Rapid thermal annealing at high temperatures changed the polycrystalline structure to the single crystal of the zincblende cubic structures. Through the chemical analysis, the zincblende cubic structure was obtained in the specimen with the ratio of Zn/S near stoichiometry. ZnS thin film showed the shifted absorption edge towards the lower wavelength as annealing temperature increased, and the mean optical transmittance in the visible light range increased to 80.40% under 500°C conditions.

급속 열처리 온도가 HfO2 박막의 구조적 및 광학적 특성에 미치는 효과

정윤근,정양희,강성준 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.3

We fabricated HfO2 thin films using RF magnetron sputtering method, and investigated structural and optical properties of HfO2 thin films with RTA temperatures in N2 ambient. HfO2 thin films exhibited polycrystalline structure regardless of annealing process, FWHM of M(-111) showed reduction trend. The surface roughness showed the smallest of 3.454nm at a annealing temperature of 600℃ in result of AFM. All HfO2 thin films showed the transmittance of about 80% in visible light range. By fitting the refractive index from the transmittance and reflectance to the Sellmeir dispersion relation, we can predict the refractive index of the HfO2 thin film according to the wavelength. HfO2 thin film annealed at 600℃exhibited a high refractive index of 2.0223 (λ=632nm) and an excellent packing factor of 0.963. 본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 HfO2 박막을 제작하고, 질소 분위기에서 급속 열처리 온도에 따른 HfO2 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 열처리 유무에 상관없이 HfO2 박막은 다결정 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 반가폭은 감소하는 추세를 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, 600℃ 에서 열처리한 박막의 표면 거칠기가 3.454nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. 모든 HfO2 박막들은 가시광 영역에서 약 80% 정도의 투과도를 나타내었다. 또한 투과도와 반사도로부터 구한 굴절률과 셀마이어 분산 관계로부터, 파장에 따른 HfO2 의 굴절률을 예측할 수 있었다. 600℃ 에서 열처리 한 HfO2 박막이 2.0223 (λ=632nm) 의 높은 굴절률과 0.963 의 높은 우수한 충진율을 나타내었다.

급속 열처리시 실리콘 웨이퍼의 온도분포와 슬립 현상의 해석

이혁,유영돈,엄윤용,신현동,김충기,Lee, Hyouk,Yoo, Young-Don,Earmme, Youn-Young,Shin, Hyun-Dong,Kim, Choong-Ki 대한기계학회 1992 대한기계학회논문집 Vol.16 No.4

본 연구에서는 텅스텐 할로겐 램프를 이용한 급속 열처리 장치로 웨이퍼를 가 열할 때 시간에 따라 변하는 웨이퍼의 2차원 온도 분포와 온도 구배에 의해 발생하는 열응력을 실리콘 웨이퍼의 결정방향에 따라 다른 값을 갖는 탄성계수를 고려하여 계산 하고, 슬립의 발생 시기, 웨이퍼의 가열속도와 슬립량의 관계, 그리고 웨이퍼에 발생 한 슬립의 진전 특성에 대하여 살펴보고 실험결과와 비교하였다. A numerical solution of temperature and thermally induced stress in a wafer during rapid thermal processing (R.T.P) is obtained, and an analysis of onset and propagation of slip is performed and compared with experiment. In order to calculate temperature distribution of a wafer in R.T.P system, heat conduction equation that incorporated with radiative and convective heat transfer model is solved, and the solution of the equation is calculated numerically using alternating direction implicit (A.D.I) method. In dealing with radiative heat transfer, a partially transparent body that absorbs the radiation energy is assumed and this transparent body undergoes multiple internal reflections and absorptions. Two dimensional (assuming plane stress) thermoelastic constitutive equation is used to calculate thermal stress induced in a wafer and finite element method is employed to solve the equation numerically. The stress resolved in the slip directions on the slip planes of silicon is compared with the yield stress of silicon in order to predict the slip. The result of the analysis shows that the wafer temperature at which slip occurs is affected by the heating rate of the R.T.P system. It is observed that once slip occurs in the wafer, the slip grows.

급속 열처리 온도가 HfO₂ 박막의 구조적 및 광학적 특성에 미치는 효과

정윤근,정양희,강성준,Chung, Yeun-Gun,Joung, Yang-Hee,Kang, Seong-Jun 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.3

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 $HfO_2$ 박막을 제작하고, 질소 분위기에서 급속 열처리 온도에 따른 $HfO_2$ 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 열처리 유무에 상관없이 $HfO_2$ 박막은 다결정 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 반가폭은 감소하는 추세를 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, $600^{\circ}C$ 에서 열처리한 박막의 표면 거칠기가 3.454 nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. 모든 $HfO_2$ 박막들은 가시광 영역에서 약 80% 정도의 투과도를 나타내었다. 또한 투과도와 반사도로부터 구한 굴절률과 셀마이어 분산 관계로부터, 파장에 따른 $HfO_2$ 의 굴절률을 예측할 수 있었다. $600^{\circ}C$ 에서 열처리 한 $HfO_2$ 박막이 2.0223 (${\lambda}=632nm$) 의 높은 굴절률과 0.963 의 높은 우수한 충진율을 나타내었다. We fabricated $HfO_2$ thin films using RF magnetron sputtering method, and investigated structural and optical properties of $HfO_2$ thin films with RTA temperatures in $N_2$ ambient. $HfO_2$ thin films exhibited polycrystalline structure regardless of annealing process, FWHM of M (-111) showed reduction trend. The surface roughness showed the smallest of 3.454 nm at a annealing temperature of $600^{\circ}C$ in result of AFM. All $HfO_2$ thin films showed the transmittance of about 80% in visible light range. By fitting the refractive index from the transmittance and reflectance to the Sellmeir dispersion relation, we can predict the refractive index of the $HfO_2$ thin film according to the wavelength. The $HfO_2$ thin film annealed at $600^{\circ}C$ exhibited a high refractive index of 2.0223 (${\lambda}=632nm$) and an excellent packing factor of 0.963.

급속 열처리를 이용한 Ag와 MgZnO 박막의 쇼트키 다이오드 특성 연구

나윤빈,Yue Lili,김홍승,이종훈 한국물리학회 2015 새물리 Vol.65 No.8

If stable Schottky diode characteristics are to be obtained, a stable Schottky barrier must be formed. In this work, ZnO and Mg0.3Zn0.7O films were deposited by RF sputtering with ZnO and Mg0.3Zn0.7O targets, respectively. For the formation of the Schottky contact, Ag metal was used and was annealed by using a rapid thermal process in air at 300 ℃, sequentially. The Schottky diode characteristics of ZnO and Mg0.3Zn0.7O were compared to understand of the effect of Mg and rapid thermal annealing. While the ZnO film showed no Schottky diode property, the sample of Mg0.3Zn0.7O that had undergone rapid thermal annealing showed an Ion/Ioff ratio of > 104, a threshold voltage of 1.10 V and a Schottky barrier of 1.10 eV. 안정적인 쇼트키 접합 특성을 얻기 위해서는 쇼트키 장벽의 형성이 필수적이다. 본 연구에서는 Mg0.3Zn0.7O 타겟과 ZnO 타겟을 이용하여 RF 스퍼터링으로 ZnO와 Mg0.3Zn0.7O 박막을 형성하였다. 쇼트키 접합을 형성하기 위해 Ag 금속을 사용하였으며, 대기 분위기에서 300 ℃에서 급속 열처리를 한 후, Mg의 영향과 급속 열처리에 대한 영향을 알아보기 위하여 ZnO 박막과 Mg0.3Zn0.7O 박막의 쇼트키 다이오드 특성을 비교하였다. ZnO 박막의 경우, 열처리 전과 후, 모두 쇼트키 다이오드 특성이 나타나지 않았으나, MgZnO 박막의 경우, 열처리된 시편에서 약 104 이상의 점멸비, 1.10 V의 문턱전압, 그리고 1.10 eV의 장벽 높이를 보였다.

RTP법으로 후속 열처리한 Cu(In,Ga)Se2 박막의 구조적 및 전기적 특성 분석

허록,안희진,엄영호 한국물리학회 2015 새물리 Vol.65 No.8

A CuIn1−xGaxSe2 light absorber layer that had been deposited on a soda-lime glass substrate by using the co-evaporation method was post-annealed at various temperatures by using a rapid thermal process method. The structural and the electrical properties of the deposited layer, which was annealed at temperatures in the range of 200 ~ 500 ℃ were investigated. The lattice constant and the grain size were calculated to investigate the structural properties, and charge carrier concentration, resistivity, and mobility were measured to investigate the electrical properties. The deposited film had a chalcopyrite structure, and the lattice constant and the grain size increased from 5.683 °A to 5.729 °A and up to 652.6 nm, respectively, with increasing post-annealing temperature. Moreover, the charge carrier concentration increased from 4.24 × 1019 cm−3 to 1.72 × 1021 cm−3, while the mobility decreased from 5.68 × 102 cm2/V·s to 4.43 cm2/V·s. The resistivities were 2.41 × 10−2, 2.39 × 10−2, 1.28 × 10−2, 2.68 × 10−2, and 5.07 × 10−2 Ω·cm, at post-annealing temperatures of RT, 200 ℃, 300 ℃, 400 ℃, and 500 ℃, respectively. 동시 증발법으로 소다석회유리 기판 위에 CuIn1-xGaxSe2(CIGS) 광 흡수층을 증착시킨 후 급속 열공정법으로 열처리 온도를 변화시키며 단시간 내에 후속 열처리를 하였다. 이때 온도 변화 범위는 200 ~ 500 ℃ 이었으며, 열처리 온도 변화에 따른 구조적 및 전기적 특성을 조사하였다. 구조적 특성을 조사하기 위해 CIGS 박막층의 격자상수와 결정 입자의 크기를 계산하였으며, 전기적 특성을 조사하기 위해 전하운반자 농도, 비저항, 이동도를 측정하였다. 모든 박막에서 chalcopyrite 구조임을 확인하였으며, 후속 열처리 온도 증가에 따라 격자상수가 5.683 Å 에서 5.729 Å 으로 증가하는 것을 확인하였고, 결정 입자의 크기는 최대 652.6 nm까지 증가하였다. 전하운반자 농도는 실온에서 500 ℃까지 4.24 × 1019 cm-3로부터 1.72 × 1021 cm-3으로 증가한 반면에, 이동도는 5.68 × 102 cm2/V·s로부터 4.43 cm2/V·s으로 감소하였다. 비저항 값은 열처리 온도 조건에 따라 2.41 × 10-2, 2.39 × 10-2, 1.28 × 10-2, 2.68 × 10-2, 그리고 5.07 × 10-2 Ω·cm이었다.

CIGS 박막의 급속열처리 환경에 따른 CIGS 태양전지의 특성변화

김찬,이일수,김대환 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.3

Amorphous Cu(In,Ga)Se_2 (CIGS) films were deposited on molybdenum-coated soda-lime glass by using a co-evaporation method and were crystallized by using a rapid thermal process (RTP). Several different conditions for the RTP were used to investigate the effects of those conditions on the composition and the crystallization of the CIGS films. Less loss of selenium and more crystallization were observed in the CIGS film heat-treated at atmospheric pressure than in the film heat-treated in vacuum. In the film heat-treated with a glass cover, the loss of selenium was found to be even less, but the crystallization was not sufficient for use in CIGS solar cells. CIGS solar cells with a structure of AZO/ZnO/CdS/CIGS/Mo were fabricated with the CIGS films heat-treated under various conditions, and their characteristics were measured. The characteristics of the CIGS solar cells improved with the use of well-crystallized CIGS film. The energy conversion efficiency was largest for the CIGS solar cell with a CIGS film heat-treated at atmospheric pressure with no glass cover and with continuous argon flow. 몰리브덴이 증착되어 있는 유리기판 위에 비정질 Cu(In,Ga)Se_2 (CIGS)박막을 동시증발 방법으로 증착한 후 급속열처리 과정을 거쳐결정화시켰다. 이때 급속열처리 환경이 박막의 성분비와 결정화 정도에미치는 영향을 관찰하였다. 진공에서보다 상압에서의 열처리가 Se의소실은 줄이고, 결정 성장은 더 크게 만드는 것을 알 수 있었다. 그리고덮게 유리를 이용한 경우에는 Se의 소실은 줄일 수 있었지만 태양전지에사용할 정도로 결정성장이 충분히 되지 않는다는 것을 확인하였다. 이렇게 형성된 CIGS 박막들을 이용하여 AZO/ZnO/CdS/CIGS/Mo 구조의태양전지를 제작하고 특성을 확인하였다. CIGS 태양전지의 특성은 결정이크게 성장된 CIGS 박막을 이용한 태양전지에서 더 좋게 나왔으며, 덮게유리 없이 아르곤 가스가 흐르는 상압에서 열처리를 한 CIGS를 이용한태양전지 시료에서 가장 높은 에너지 변환효율인 4.0 %를 보여주었다.

이산화규소 증착된 스테인레스 기판위에 형성된 은 금속 박막의 급속 열처리에 대한 효과

김경보 중소기업융합학회 2020 융합정보논문지 Vol.10 No.8

This study examined the effects of rapid thermal annealing (RTA) on the physical and chemical characteristics of thin silver (Ag) layers on SiO2 coated metal foils. Ag layers were annealed at various temperatures of the range between 150 °C and 550 °C for 20 min. The surface roughness and resistivity are increased at the annealing temperatures of 550 °C. We also found that oxygen (O) and silicon (Si) atoms exist at the Ag film surface by using compositional analysis in the annealing temperatures of 550 °C. The total reflectance is decreased with increasing temperature. These phenomena are due to an out-diffusion of Si atoms from SiO2 layers during the RTA annealing. The results offer the possibility of using it as a substrate for various flexible optoelectronic devices. SiO2 증착된 금속 호일 기판에 형성된 은 금속 박막의 급속 열처리에 대한 물리적 및 화학적 특성 영향을 조사하였다. 은 박막을 150도에서 550도까지 온도를 변화시키며, 각 온도에서 20분 동안 급속 열처리를 진행하였다. 550도에서 표면 거칠기와 저항이 급격하게 증가하는 현상을 발견하였다. 따라서 550도의 열처리 온도 샘플에 대해 조성 분석 기법을 사용하였고, 은 필름 표면에 산소 (O) 및 실리콘 (Si) 원자가 존재함을 확인하였다. 박막의 광학적 특성인, 전체 반사율은 온도가 증가함에 따라 감소하였으며, 특히 550도에서 공정을 진행한 박막은 박막 및 기판 표면으로부터의 다중 반사에 의한 광학적 간섭으로 인해 정현파 특성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 현상은 급속 열처리 동안 SiO2 층으로부터 Si 원자의 외부 확산에 기인한 것이다. 본 연구 결과는 다양한 플렉서블 광전자소자의 기판으로 사용할 수 있는 가능성을 제공한다.