지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김은규
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
본 논문에서는 TCO (transparent conducting oxide)의 일종인 인듐틴옥사이드 (ITO; indium tin oxide)를 사용하여 실리콘 태양전지에 응용 가능한 무반사 코팅을 목표로 연구를 수행하였다. 박막은 전자빔 증착법을 이용하여 제작되었고, 최초에 제작된 박막을 타원편광분석기 (Ellipsometer)를 사용하여, 증착 조건에 대한 박막의 유전 함수를 정의하였다. 분산관계식인 로렌츠 진동자 모델 (Lorentz oscillator model)를 통해서 4.6 eV에 공명진동을 하는 진동자와, 드루드 모델 (Drude model)을 채택하여 자유전자에 대한 플라즈마 진동수 (plasma frequency)를 가정하여 일반적으로 축퇴된 n형의 와이드 밴드갭 반도체라고 생각되는 ITO의 유전함수를 결정할 수 있었다. ITO 박막에 나노 스케일의 빈 공간 (Void fraction)이 존재하는 경우를 가정하여, ITO의 유전함수와의 유효매질근사 (effective medium approximation)를 통한 다층 박막 구조의 반사방지막을 시뮬레이션 하였다. 컴퓨터를 통하여 최적의 해를 구한 뒤, 이를 통해서 시뮬레이션 된 반사방지막 제작을 수행하였다.
저온에서 열처리로 ITO의 질을 향상시킬 수 있는 조건을 찾기 위해, 각각 150℃, 175℃ 200℃의 온도에서 0 sccm 부터 80 sccm 사이의 산소 분위기 내에서 1분 동안 RTA를 통해 열처리를 수행하여, ITO가 150℃, 산소 60 sccm에서 TCO로서 가장 좋은 성능을 낸다는 사실을 확인하였다.
박막 내부에 조작 가능한 나노 스케일의 빈 공간을 만드는 작업은 경사입사증착법 (glancing angle deposition)을 사용하여 이루어 졌으며, 기존의 경사입사증착법은 박막에 복굴절성 (birefringence)을 유발할 가능성이 있어, 경사입사증착법을 행할 때 기판을 회전시켰다. 제작된 박막은 주사전자현미경 (scanning electron microscope) 통하여, 박막이 기둥형 구조로 성장되어 나노 스케일의 빈공간이 생성된 것을 확인하였고, 이것은 타원편광분석을 통해서 교차 확인 되었다.
초기에는 박막에 존재하는 빈 공간의 함량을 계산할 때, 로렌츠 진동자 모델과 유효매질근사를 거쳐서 얻어지는 지극히 간접적인 방식을 사용하였으나, 차후에 경사입사증착법의 사영효과 (shadowing effect) 제거하는 이론적 접근을 통해서, 주사전자현미경으로부터 직접 측정된 박막의 두께와 증착각을 통한 연산으로 직접적이면서 간단한 방식으로 박막의 빈 공간 함량을 계산할 수 있었다.
완성된 반사방지막은 2층 무반사 코팅으로, 1층의 두께가 26 nm이고 2층의 두께가 58 nm이다. 이 박막은 400 nm와 600 nm 사이에서 6.57%의 평균 반사율을 나타내었고, 기존 실리콘 기판에 비해서 반사도가 크게 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통해서 이루어진 ITO를 이용한 다층 반사방지막 설계는 그 동안 TCO로서 그저 투명할 뿐인 도체로 인식되던 ITO에 새로운 전기를 가져다 줄 것으로 기대된다.
저온에서 열처리로 ITO의 질을 향상시킬 수 있는 조건을 찾기 위해, 각각 150℃, 175℃ 200℃의 온도에서 0 sccm 부터 80 sccm 사이의 산소 분위기 내에서 1분 동안 RTA를 통해 열처리를 수행하여, ITO가 150℃, 산소 60 sccm에서 TCO로서 가장 좋은 성능을 낸다는 사실을 확인하였다.
박막 내부에 조작 가능한 나노 스케일의 빈 공간을 만드는 작업은 경사입사증착법 (glancing angle deposition)을 사용하여 이루어 졌으며, 기존의 경사입사증착법은 박막에 복굴절성 (birefringence)을 유발할 가능성이 있어, 경사입사증착법을 행할 때 기판을 회전시켰다. 제작된 박막은 주사전자현미경 (scanning electron microscope) 통하여, 박막이 기둥형 구조로 성장되어 나노 스케일의 빈공간이 생성된 것을 확인하였고, 이것은 타원편광분석을 통해서 교차 확인 되었다.
초기에는 박막에 존재하는 빈 공간의 함량을 계산할 때, 로렌츠 진동자 모델과 유효매질근사를 거쳐서 얻어지는 지극히 간접적인 방식을 사용하였으나, 차후에 경사입사증착법의 사영효과 (shadowing effect) 제거하는 이론적 접근을 통해서, 주사전자현미경으로부터 직접 측정된 박막의 두께와 증착각을 통한 연산으로 직접적이면서 간단한 방식으로 박막의 빈 공간 함량을 계산할 수 있었다.
완성된 반사방지막은 2층 무반사 코팅으로, 1층의 두께가 26 nm이고 2층의 두께가 58 nm이다. 이 박막은 400 nm와 600 nm 사이에서 6.57%의 평균 반사율을 나타내었고, 기존 실리콘 기판에 비해서 반사도가 크게 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통해서 이루어진 ITO를 이용한 다층 반사방지막 설계는 그 동안 TCO로서 그저 투명할 뿐인 도체로 인식되던 ITO에 새로운 전기를 가져다 줄 것으로 기대된다.
목차
목 차 ............................................................................................. ⅰ그림 목차 ............................................................................................. ⅲ표 목차 ................................................................................................ ⅴ국문 요지 ............................................................................................. ⅵ제 1 장 서 론 ..................................................................................... 11.1 연구의 필요성 ..................................................................... 11.2 Transparent Conducting Oxides (TCO)의 개요 .............. 51.2.1 전자기파의 3차원 파동방정식 ................................... 51.2.2 유전율과 전자기파 그리고 굴절률 ............................. 121.2.3 TCO의 기초 ............................................................... 22제 2 장 배경 이론 ............................................................................... 272.1 박막과 빛의 상호 작용 ….................................................... 272.1.1 덩어리(bulk)와 박막(thin film) ................................. 272.1.2 단층박막의 반사 ……….............................................. 292.2 타원편광 분석 개요 ............................................................ 342.2.1 타원편광 분석의 개념 ………….................................. 352.2.2 다양한 분산관계식(dispersion relation)의 소개 ...... 392.2.3 로렌츠 진동자(Lorentz oscillator) 모델 .................. 41제 3 장 실 험 …………………………................................................. 473.1 반사방지 모델의 설계 ……………………………................... 473.1.1 단층구조 반사방지막 ……………………...................... 473.1.2 시뮬레이션의 구축 …………………….......................... 503.1.3 반사방지막의 설계 ..................................................... 543.2 인듐틴옥사이드(ITO)의 물성 …………………………........... 583.2.1 ITO 박막의 결정성 평가 …........................................ 583.2.2 ITO의 열처리 온도에 따른 광특성 평가 …………….. 583.2.3 ITO의 복소굴절률 ..................................................... 633.2.4 ITO를 이용한 Glancing Angle Deposition 테크닉 .. 653.3 반사방지막 구현 …………………………………..................... 743.3.1 증착 결과 …………………………………...................... 743.3.2 측정 결과 ………………………………………………….. 743.3.3 표면 텍스쳐링과 반사방지막 개선 가능성의 검토 ….. 77제 4 장 결 론 ...................................................................................... 80참고 문헌 ............................................................................................. 82ABSTRACT ........................................................................................ 85
최근 본 자료
댓글(0)
0