광대역 밴드갭 CuGaSe2 광 흡수층의 성장 및 광 응답 특성 연구 :Study of optical response properties and growth of wide bandgap CuGaSe2 absorption layer

정상교

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정상교 (청주대학교, 청주대학교 대학원)

지도교수: 정치섭

발행연도: 2015

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2015

광대역 밴드갭 CuGaSe2 광 흡수층의 성장 및 광 응답 특성 연구

정상교 레이저광정보공 2015.01 학위논문

2014

셀렌화 반응을 이용한 광대역 밴드갭 CuGaSe2 박막성장과 물성 및 광흡수 특성 연구

정상교 , 심지현 , 김제하 한국진공학회 학술발표회초록집 2014.08 학술대회자료

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We studied the growth and optical absorption of CuGaSe2 thin film with wide energy bandgap. CuGa precursors from the different weight composition ratio CuGa(50:50), CuGa(80:20) were prepared on a sodalime glass substrate by using DC magnetron sputtering, and then reacted to form CuGaSe2 by selenization in a rapid thermal process(RTP) with a selenium thermal cracker. The base and sputtering pressures were ＜5×10-7 Torr and 30 mTorr, respectively. The growth rates of CuGa(50:50) and CuGa(80:20) alloy precursors performed at ambient temperature were 42 and 45 nm/min and the thicknesses were 300 nm and 600 nm, respectively. Selenization reaction was carried out at the temperature of 350 ℃, 450 ℃, 550 ℃, 600 ℃ for 15, 30, 60 minutes, respectively. The CuGaSe2 thin films were characterized crystallizability and composition ratio by using x-ray diffraction(XRD) and energy dispersive spectroscopy(EDS). We studied the morphology of CuGaSe2 thin film by using SEM(Scanning Electron Microscope), and measured the optical transmittance by using UV-VIS spectrophotometer. Energy bandgap of CuGaSe2 thin film was investigated by using PL(PhotoLuminescence), and measured the composition ratio of CuGaSe2 thin film versus thickness of CuGaSe2 thin film by using AES depth profiling.
In this paper, we were investigated the crystallinity, the composition ratio and energy bandgap of CuGaSe2 thin film. CuGaSe2 thin film prepared by selenization reaction at the temperature of 450 ℃ for 30 minute showed the most excellent characteristic of semiconductor optical absorber(Energy bandgap=1.66 eV).

#selenization #CuGa precursors #DC magnetron sputtering #RTP #CuGaSe2 #structural and optical properties

Ⅰ.서론 1
1. 연구 목적 및 배경 1
2. 이론적 배경 5
2.1 CuGaSe2 박막 태양전지 5
2.2 CuInSe계 화합물 반도체 구조 및 물성 8
2.3 CuGaSe2 박막 태양전지의 구조 및 제작 방법 9
2.4 CuGaSe2 광 흡수층 박막 14
Ⅱ.본론 15
1. CuGaSe2 박막 디자인 15
1-1 Sputtering 15
1.1.1 DC sputtering system 15
1.1.2 Sputter Power에 따른 Mo 후면 전극의 특성 18
1.1.3 Sputter 증착압력에 따른 Mo 후면 전극의 특성 22
1.1.4 무게 조성비 CuGa(50:50), CuGa(80:20) 전구체 박막 특성 26
1-2 셀렌화 반응(Selenization reaction) 33
1.2.1 셀레늄 열 크래커 기반의 Rapid Thermal Process(RTP) 33
1.2.2 셀렌화 반응에 따른 CuGaSe2 박막 특성 36
2. CuGaSe2 광 흡수층 박막의 특성 37
2-1 조성비에 따른 CuGaSe2 박막의 특성 37
2-2 셀렌화 반응온도에 따른 CuGaSe2 박막의 특성 40
2-3 셀렌화 반응시간에 따른 CuGaSe2 박막의 특성 49
2-4 자연냉각 및 강제냉각에 따른 CuGaSe2 박막의 특성 52
2-5 성장된 CuGaSe2 광 흡수층 반도체 박막의 광학적 특성 56
Ⅲ.결론 62
참고문헌 66
ABSTRACT 70

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