페로브스카이트 LaVO3 박막의 광학적, 구조적 특성 및 응용 연구

국문 초록 (Abstract)

페로브스카이트 구조를 가진 LaVO3 박막은 태양광 발전 소자에서 활성층의 재료로 제안되었다. 본 연구에서는 LaVO3 박막의 여러 측정 장비를 이용하여 광학적, 구조적 특성들을 분석하였다. 먼저 AFM, SEM 그리고 XRD 측정을 통해 박막의 표면 및 단면 그리고 구조적 특성을 분석하였다. 또한 Ellpsometry 를 통해 1.41eV 의 LaVO3 밴드갭 에너지를 구하였으며, 흡광도 및 투과율을 측정하였다. 이러한 결과를 바탕으로 LaVO3를 활성층으로 사용한 자체 전력 광검출기와 반투명 태양전지를 제작하였다. WS2/h-BN/LaVO3 구조의 광검출기의 광전류/암전류 비율은 0V 에서 델타 함수 특성을 나타내어 ‘자체 구동’이 가능함을 보여주었다. 광검출기는 최대 0.27AW-1 반응성(R), 730nm 에서 4.6×1010 cm
Hz1/2 W-1 검출성(D*)을 보여줬다. 또한, 온도 25℃, 상대습도 30%의 조건에서 2000 시간 동안 초기 R 의 87%를 유지하였다. 다음으로, TETA-Gr/WS2/LaVO3 구조의 태양전지는 LaVO3 박막의 두께가 200nm 일 때 5.07%의 전력 변환 효율(PCE)와 35%의 AVT 를 보였다. 소자의 반투명 특성을 극대화하기 위해 Al 반사 거울을 사용하여 소자의 PCE 를 5.64%로 더욱 개선하였다. 온도 60℃, 상대습도 30% 및 온도 80℃, 상대습도 50%의 두 조건에서 1000 시간동안 원래 PCE 의 91 및 84%를 유지하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 이론적 배경 1
• 1.1 광검출기 1
• 1.2 태양전지 2
• Ⅱ. 실험 장비 4
• 2.1 시료 제작 4
• 2.1.1 RF magnetron sputter 4
• 2.1.1.1 Sputter 개요 4
• 2.1.1.2 RF magnetron sputter 원리 6
• 2.2 특성 분석 7
• 2.2.1 Spectroscopic Eillpsometry 7
• 2.2.1.1 Spectroscopic Ellipsometry 개요 7
• 2.2.1.2 Spectroscopic Ellipsometry 원리 8
• 2.2.2 주사 전자 현미경 9
• 2.2.3 원자 힘 현미경 10
• 2.2.4 X 선 광전자 분광법 10
• 2.2.5 라만 분광법 11
• Ⅲ. 시료 제작 및 결과 분석 11
• 3.1 페로브스카이트 LaVO3 11
• 3.1.1 LaVO3 박막 증착 11
• 3.1.2 LaVO3 박막 특성 13
• Ⅳ. 소자 제작 및 결과 분석 16
• 4.1 광검출기 16
• 4.1.1 광검출기 제작 및 특성 평가 16
• 4.2 태양전지 25
• 4.2.1 태양전지 제작 및 특성 평가 25
• Ⅴ. 결론 33
• Ⅵ. 참고문헌 35