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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 14
제2장 실리콘 양자점 박막 제조 및 특성분석 18
제1절 실험 및 분석방법 18
제2절 PECVD를 이용한 SiC 양자점 박막 제조 22
1. As-deposited Si1-xCx(이미지참조) 박막 특성분석 22
2. 열처리에 따른 Si1-xCx(이미지참조) 박막 특성변화 25
제3절 RF Co-sputtering법을 이용한 SiC 양자점 박막 제조 32
1. As-deposited Si1-xCx(이미지참조) 박막 특성분석 32
2. 열처리 후 Si1-xCx(이미지참조) 박막 특성변화 35
3. 양자점 초격자(superlattice) 박막 제조 37
제3장 실리콘 나노입자 제조 41
제1절 실리콘 나노입자 분산법 : 상용 실리콘 나노입자 이용 41
제2절 플라즈마 공정조건에 따른 실리콘 나노입자 특성 48
제3절 주형합성법을 이용한 반도체 나노구조집합체 제조 72
제4장 결론 78
참고문헌 79
서지정보양식 80
BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 81
〈표 2-1〉 PECVD를 이용한 Si1-xCx(이미지참조) 박막 증착조건 변화 22
〈표 2-2〉 RF co-sputtering법으로 제조된 Si1-xCx(이미지참조) 박막의 증착조건 32
〈표 2-3〉 Si0.57C0.43/Si0.81C0.19 양자점 superlattice 박막 제조조건(이미지참조) 37
[그림 1-1] 현존하는 태양전지 종류 및 광 변환효율 발전추이[1] 14
[그림 1-2] Conventional p-n 접합 태양전지에서의 효율 손실 16
[그림 1-3] 본 연구에서 개발하고자 하는 초고효율 실리콘 양자점(Quantum Dots : QD) 다중접합 태양전지 구조(좌) 및 에너지 밴드 다이어그램(우) [2] 16
[그림 1-4] 다중접합 실리콘 태양전지의 개념 및 접합수에 따른 이론 효율 변화 Source : Martin Green, UNSW [2] 17
[그림 1-5] Matrix에 따른 단결정 실리콘과의 전위장벽 변화, Source : UNSW[2] 17
[그림 1-6] 미국 NREL : 미국 Innovalight 사와 공동연구로 나노 입자 형성기술 확보, 나노 입자를 이용한 실리콘 양자점에서 Multiple Exciton Generation 현상 규명. 17
[그림 2-1] 양자점 제조를 위해 사용된 다 반응실 클러스터 장치사진 및 PECVD 개념도 19
[그림 2-2] 양자점 박막 및 초격자 제조에 사용된 co-sputtering 장치 사진 및 반응실 내부구조 20
[그림 2-3] SiC 박막 후 열처리용 Furnace 사진 및 내부사진 20
[그림 2-4] 열처리 furnace 구조 21
[그림 2-5] 열처리 furnace 온도보정 결과 21
[그림 2-6] Si1-xCx(이미지참조) 박막의 두께에 따른 AES 조성분석 결과 23
[그림 2-7] CH₄/SiH₄ 가스비에 따른 Si1-xCx(이미지참조) 박막의 조성비 변화 24
[그림 2-8] CH₄/SiH₄ 가스비에 따른 Si1-xCx(이미지참조) 박막에서 조성 x 변화 24
[그림 2-9] Quartz와 실리콘 기판에 증착된 a-Si1-xCx(이미지참조) : H 박막의 열처리 전후 두께 변화 25
[그림 2-10] 열처리 후 Si1-xCx(이미지참조) 박막의 조성비 x에 따른 Raman 특성 비교 26
[그림 2-11] 열처리 후 Si1-xCx(이미지참조) 박막의 조성비 x에 따른 결정체적분율 변화 26
[그림 2-12] 열처리 후 Si1-xCx(이미지참조) 박막의 조성비 x에 따른 XRD 특성 변화 27
[그림 2-13] Si1-xCx(이미지참조)(x ~ 0.17)시료의 1000℃ 열처리 후 HRTEM 사진 및 회절패턴 27
[그림 2-14] Si1-xCx(이미지참조) 박막의 열처리 전후 광학적 특성변화 비교 29
[그림 2-15] Si1-xCx(이미지참조) (x ~ 0.17) 박막의 열처리 전후 전도도(dark & photo conductivity)와 광 감응도(photo sensitivity) 변화 30
[그림 2-16] 열처리 전 Si1-xCx(이미지참조) : H 박막과 열처리 후 실리콘 양자점 박막에서의 캐리어 거동 31
[그림 2-17] 열처리 전 Si1-xCx(이미지참조) : H 박막과 열처리 후 실리콘 양자점 박막내부의 수소(H) 함량비교 31
[그림 2-18] Si 및 C rf power에 따른 Si1-xCx(이미지참조) 박막의 두께에 따른 AES 조성변화 33
[그림 2-19] Si 및 C rf power에 따른 Si1-xCx(이미지참조) 박막내부의 Si 및 C 농도변화 34
[그림 2-20] Si 및 C rf power에 따른 Si1-xCx(이미지참조) 박막의 C조성 x 변화 34
[그림 2-21] Si1-xCx(이미지참조) 박막내 C 조성 x에 따른 열처리 후 Raman 스팩트럼 비교 35
[그림 2-22] Si1-xCx(이미지참조) 박막내 C 조성 x에 따른 열처리 전후 시료의 전기적 특성비교 36
[그림 2-23] SiC/Si1-xCx(이미지참조) (x ~ 0.19) 양자점 초격자 (superlattice) 박막 구조 및 co-sputtering 시 시간에 따른 Si 및 C rf power 변화 37
[그림 2-24] SiC/Si1-xCx(이미지참조) (x ~ 0.19) 양자점 초격자 (superlattice) 박막의 단면 TEM 사진 39
[그림 2-25] SiC/Si1-xCx(이미지참조) (x ~ 0.19) 양자점 초격자 (superlattice) 박막의 단면 및 표면 HRTEM 사진 40
[그림 3-1] 전도성 carbon tape위에 분산시킨 상용 실리콘 나노입자의 SEM 사진 41
[그림 3-2] Si wafer위에 분산시킨 상용 실리콘 나노입자의 SEM 사진 및 EDS 분석결과 42
[그림 3-3] 상용 실리콘 나노입자의 SEM 사진 : 질산 etching 3분 후의 입자 모습 43
[그림 3-4] 상용 실리콘 나노입자의 SEM 사진 : 질산 etching 5분 후의 입자 모습 43
[그림 3-5] 상용 실리콘 나노입자의 TEM 사진 : 질산 etching 7분 44
[그림 3-6] 상용 실리콘 나노입자의 TEM 사진 : 질산 etching 9분 45
[그림 3-7] 실리콘 나노입자 표면을 이용한 hydrosilylation 반응 개념도 46
[그림 3-8] Hydrosilylation 처리된 실리콘 나노입자의 TEM 사진 47
[그림 3-9] 본 연구에서 사용된 플라즈마 반응 장치의 개념도 48
[그림 3-10] 나노입자 제조장치 49
[그림 3-11] 플라즈마 파워에 따른 실리콘 나노입자 용액의 모습 : 1-dodecene에 분산시킴 49
[그림 3-12] 실리콘 나노입자들의 SEM 사진 50
[그림 3-13] 플라즈마 파워에 따른 실리콘 나노입자의 XRD pattern들 51
[그림 3-14] 플라즈마 파워에 따른 실리콘 나노입자들의 TEM 사진들 52
[그림 3-15] 플라즈마 파워에 따른 실리콘 나노입자의 크기 분포 : TEM 사진에서 측정된 실리콘 입자의 크기를 분류함 53
[그림 3-16] 플라즈마 파워에 따른 실리콘 나노입자의 고배율 TEM 사진들 53
[그림 3-17] 플라즈마 파워에 따른 실리콘 나노입자들의 electron diffraction pattern들 54
[그림 3-18] SiH4 분압에 따른 실리콘 나노 파티클이 포함된 용액 색상. 55
[그림 3-19] SiH4 분압에 따른 실리콘 나노 파티클의 SEM 사진. 56
[그림 3-20] SiH4 분압에 따른 실리콘 나노 파티클의 분산도. 57
[그림 3-21] SiH4 분압에 따른 particle size와 SiH4의 부분분압 58
[그림 3-22] SiH4 분압에 따른 XRD 분석 결과 59
[그림 3-23] SiH4 분압에 따른 실리콘 나노 파티클이 포함된 용액 색상. 60
[그림 3-24] SiH4 분압에 따른 실리콘 나노 파티클의 SEM 사진. 61
[그림 3-25] SiH4 분압에 따른 실리콘 나노 파티클의 TEM 사진. 62
[그림 3-26] SiH4 분압에 따른 실리콘 나노 파티클의 HR-TEM 사진. 63
[그림 3-27] SiH4 분압에 따른 입자 크기 분산도 66
[그림 3-28] Total 분압에 따른 실리콘 나노 파티클이 포함된 용액 색상. 66
[그림 3-29] Total 분압에 따른 실리콘 나노 파티클의 SEM 사진. 67
[그림 3-30] Total 분압에 따른 particle size 분산도 68
[그림 3-31] Total 분압에 따른 XRD 측정 결과 69
[그림 3-32] 합성시간에 따른 실리콘 나노 파티클이 포함된 용액 색상. 70
[그림 3-33] 합성시간에 따른 실리콘 나노 파티클의 양. 71
[그림 3-34] AAO를 주형으로 이용한 반도체 나노구조 형성법 개념도 72
[그림 3-35] ALD법으로 증착된 ZnS, ZnO, ZnO/ZnS 박막의 XRD diffraction pattern들과 ZnS 박막의 증착속도 74
[그림 3-36] 상용 AAO membrane의 SEM 사진 75
[그림 3-37] ALD 증착조건에 따른 ZnS 박막의 AAO 기공 내부 증착분포 : AAO membrane 단면을 Zn과 S에 대해서 line-scane EDS를 통해서 파악함 76
[그림 3-38] 주형합성법으로 제조된 ZnS 나노튜브 array의 SEM 사진 76
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