탄화규소(Silicon Carbide: SiC)는 내열성, 내식성, 내산화성, 내열충격성 등이 우수하기 때문에 고온반도체, 고온구조재료 등으로의 응용에 유망한 재료이다. 넓은 에너지 밴드갭, 높은 파괴 전압, 높은 열전도도 및 포화 이동 속도 등의 우수한 재료적 특성으로 인하여 전력 소자로서의 응용에 주목을 받고 있으며, 특히 고전압, 고온 소자로서의 응용에 널리 사용되고 있다. 비정질 ...
탄화규소(Silicon Carbide: SiC)는 내열성, 내식성, 내산화성, 내열충격성 등이 우수하기 때문에 고온반도체, 고온구조재료 등으로의 응용에 유망한 재료이다. 넓은 에너지 밴드갭, 높은 파괴 전압, 높은 열전도도 및 포화 이동 속도 등의 우수한 재료적 특성으로 인하여 전력 소자로서의 응용에 주목을 받고 있으며, 특히 고전압, 고온 소자로서의 응용에 널리 사용되고 있다. 비정질 탄화규소는 1977년 최초로 Anderson 과 Spear에 의해 에틸렌과 실레인을 사용한 글로우 방전법을 이용하여 제조된 이후, 1978년 Engemann 등에 의해 상온에서의 photo luminescence 가 발견되면서부터 광전 소자재료로서의 응용이 검토 되었고, 또한 hamakawa 등에 의해서 비정질 탄화규소는 제조과정 중 탄소함량변화에 의해 광학 및 전기적 성질이 조절될 수 있고, 붕소(B)나 인(P)과 같은 원소의 doping을 통해 p형 또는 n형 반도체로 제조하기 용이하며, doping에 의한 효율이 우수한 것으로 보고된 바 있다. 수소화 비정질 탄화규소 합금(a-Si1-XCX:H)은 비정질규소에 비해서 높은 광학적 밴드갭을 가지기 때문에 광 투과도를 증가시키기 때문에 비정질 규소 태양전지의 p층 window layer로 사용할 경우 광전환 효율을 증가시킬 수 있음이 보고되었고, 이와 같은 특징을 이용하여 비정질 규소 태양전지의 p type window layer 이외에도 PL(photo luminescence) 과 EL(electro luminescence)의 LED(Light emitting device) 등으로 사용되고 있다. 이와 같이 고온반도체 및 광전소자재료로 널리 사용되는 비정질 탄화규소의 제조 방법으로는 화학증착법, PECVD법, 스퍼터링법, photo-CVD법 등이 있다. 화학증착법으로 비정질 탄화규소 박막을 제조 할 경우 고온에서 화학 증착 반응이 일어나기 때문에 원하는 박막을 형성하기 어려워 사용이 제한 되어져왔다. 이러한 문제를 해결하기 위해 고온뿐만 아니라 저온 증착도 가능한 RF마그네트론 스퍼터링 법을 사용할 경우 단결정 및 다결정 SiC 뿐만 아니라 박막증착 두께 조절 및 조성 Control 또한 쉽기 때문에 스퍼터링 법을 선택하였다. 스퍼터링 법은 제작된 Target에 반응가스를 주입시켜 플라즈마를 여기시킴으로써 낮은 온도뿐만 아니라 할로겐램프를 사용하여 고온에서도 기판에 원하는 박막을 원하는 두께로 증착시키는 방법이다. SiC와 같은 Wide band gap 물질을 선호하는 이유는, 일반적인 반도체 물질은 온도가 증가 할수록 진성(intrinsic) 전하농도를 가지게 되나 금지대 폭이 클수록 보다 고온에서 진성으로 전이하기 때문이다. 강한 격자에너지 산란(photon scattering)이 적어 높은 열전도율을 나타내는 것으로 알려져 있으며 특히 전력소자에 적용하기에는 한계가 있기 때문에 저 전력 고온소자가 필요한 부분에 적용되고 있다. 따라서 SiC 박막뿐만 아니라 SiC 소자의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 열용량과 밴드갭이 크다는 특성으로 인해 가전과 통신, 군사용 부문 등에서 주목받고 있다. SiC는 Si 원자와 C 원자의 공유결합으로 이루어진 화합물 반도체로서 다양한 형태의 결정구조를 가지고 있다. 수많은 SiC 결정구조 중에서 반도체로 많이 사용되고 있는 ‘폴리형태(polytype)'로 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC、15R-SiC 등을 가지고 있다. 3C-SiC는 β-SiC라고도 불리며, SiC의 여러 폴리 형태 중 유일하게 입방정(cubic) 구조를 가진다. 입방정계가 아닌 폴리 형태의 SiC는 간혹 α-SiC로 불리기도 한다. 4H-SiC 및 6H-SiC는 육방정계의 결정 구조를 가지는 SiC 중 가장 널리 이용되는 대표적인 폴리 형태이다. 위의 것들과 유사한 15R-SiC는 상방면체(rhombohedral) 결정구조를 갖는 SiC 폴리 형태 중 가장 많이 쓰이고 있다. SiC의 경우, 결정의 방향성이나 결정면, 표면의 극성 등에 대하여 등방성을 갖지 않으므로, SiC의 서로 다른 폴리 형태는 실제로 Si-C 결합 층의 적층 순서의 차이로 인해 발생하고, 각각의 Si-C 결합 층은 평면을 이루는 C 원자 층과 Si 원자 층의 결합을 이루고 있는 형태라 할 수 있다.
탄화규소(Silicon Carbide: SiC)는 내열성, 내식성, 내산화성, 내열충격성 등이 우수하기 때문에 고온반도체, 고온구조재료 등으로의 응용에 유망한 재료이다. 넓은 에너지 밴드갭, 높은 파괴 전압, 높은 열전도도 및 포화 이동 속도 등의 우수한 재료적 특성으로 인하여 전력 소자로서의 응용에 주목을 받고 있으며, 특히 고전압, 고온 소자로서의 응용에 널리 사용되고 있다. 비정질 탄화규소는 1977년 최초로 Anderson 과 Spear에 의해 에틸렌과 실레인을 사용한 글로우 방전법을 이용하여 제조된 이후, 1978년 Engemann 등에 의해 상온에서의 photo luminescence 가 발견되면서부터 광전 소자재료로서의 응용이 검토 되었고, 또한 hamakawa 등에 의해서 비정질 탄화규소는 제조과정 중 탄소함량변화에 의해 광학 및 전기적 성질이 조절될 수 있고, 붕소(B)나 인(P)과 같은 원소의 doping을 통해 p형 또는 n형 반도체로 제조하기 용이하며, doping에 의한 효율이 우수한 것으로 보고된 바 있다. 수소화 비정질 탄화규소 합금(a-Si1-XCX:H)은 비정질 규소에 비해서 높은 광학적 밴드갭을 가지기 때문에 광 투과도를 증가시키기 때문에 비정질 규소 태양전지의 p층 window layer로 사용할 경우 광전환 효율을 증가시킬 수 있음이 보고되었고, 이와 같은 특징을 이용하여 비정질 규소 태양전지의 p type window layer 이외에도 PL(photo luminescence) 과 EL(electro luminescence)의 LED(Light emitting device) 등으로 사용되고 있다. 이와 같이 고온반도체 및 광전소자재료로 널리 사용되는 비정질 탄화규소의 제조 방법으로는 화학증착법, PECVD법, 스퍼터링법, photo-CVD법 등이 있다. 화학증착법으로 비정질 탄화규소 박막을 제조 할 경우 고온에서 화학 증착 반응이 일어나기 때문에 원하는 박막을 형성하기 어려워 사용이 제한 되어져왔다. 이러한 문제를 해결하기 위해 고온뿐만 아니라 저온 증착도 가능한 RF 마그네트론 스퍼터링 법을 사용할 경우 단결정 및 다결정 SiC 뿐만 아니라 박막증착 두께 조절 및 조성 Control 또한 쉽기 때문에 스퍼터링 법을 선택하였다. 스퍼터링 법은 제작된 Target에 반응가스를 주입시켜 플라즈마를 여기시킴으로써 낮은 온도뿐만 아니라 할로겐램프를 사용하여 고온에서도 기판에 원하는 박막을 원하는 두께로 증착시키는 방법이다. SiC와 같은 Wide band gap 물질을 선호하는 이유는, 일반적인 반도체 물질은 온도가 증가 할수록 진성(intrinsic) 전하농도를 가지게 되나 금지대 폭이 클수록 보다 고온에서 진성으로 전이하기 때문이다. 강한 격자에너지 산란(photon scattering)이 적어 높은 열전도율을 나타내는 것으로 알려져 있으며 특히 전력소자에 적용하기에는 한계가 있기 때문에 저 전력 고온소자가 필요한 부분에 적용되고 있다. 따라서 SiC 박막뿐만 아니라 SiC 소자의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 열용량과 밴드갭이 크다는 특성으로 인해 가전과 통신, 군사용 부문 등에서 주목받고 있다. SiC는 Si 원자와 C 원자의 공유결합으로 이루어진 화합물 반도체로서 다양한 형태의 결정구조를 가지고 있다. 수많은 SiC 결정구조 중에서 반도체로 많이 사용되고 있는 ‘폴리형태(polytype)'로 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC、15R-SiC 등을 가지고 있다. 3C-SiC는 β-SiC라고도 불리며, SiC의 여러 폴리 형태 중 유일하게 입방정(cubic) 구조를 가진다. 입방정계가 아닌 폴리 형태의 SiC는 간혹 α-SiC로 불리기도 한다. 4H-SiC 및 6H-SiC는 육방정계의 결정 구조를 가지는 SiC 중 가장 널리 이용되는 대표적인 폴리 형태이다. 위의 것들과 유사한 15R-SiC는 상방면체(rhombohedral) 결정구조를 갖는 SiC 폴리 형태 중 가장 많이 쓰이고 있다. SiC의 경우, 결정의 방향성이나 결정면, 표면의 극성 등에 대하여 등방성을 갖지 않으므로, SiC의 서로 다른 폴리 형태는 실제로 Si-C 결합 층의 적층 순서의 차이로 인해 발생하고, 각각의 Si-C 결합 층은 평면을 이루는 C 원자 층과 Si 원자 층의 결합을 이루고 있는 형태라 할 수 있다.
Silicon Carbide (SiC) is the promising material for applications in high-temperature, high-power, and high-speed electronics due to its physical properties, such as wide band gap, high-speed switching, and high voltage. In this study, after SiC thin films deposited on Si. Through basic experiments t...
Silicon Carbide (SiC) is the promising material for applications in high-temperature, high-power, and high-speed electronics due to its physical properties, such as wide band gap, high-speed switching, and high voltage. In this study, after SiC thin films deposited on Si. Through basic experiments to determine the wide bandgap characteristics. Can be applied in solar cells exists and disadvantages of thin film solar cells was to complement experiment. SiC-based thim films were deposited on Si / Quartz glass by RF magnetron sputtering system technique using SiC target and SiGeC taget. The substrate temperature was R.T.~700 ℃. Deposited on silicon wafer (or Quartz glass) using sputtering method for 2 hours. After annealing in a vacuum ambient at 800 ℃~1000 ℃ for 1 min, upper aluminum electrodes were deposited by thermal evaporation through the shadow mask to complete. FTIR and XRD was used to determine of structural characteristics. Results on the assessment of SiC(or SiGeC)/Si(or Quartz glass) structural characteristics are as follows. XRD and FTIR patterns depends on RF power and temperature. UV-spectrophotometer was used to determine of optical properties. As a result, transmittance were confirmed characteristics of more than 60%. Measurement range was 300~3000 nm wavelength. Energy bandgap value was confirmed using equation. Then we will explain optimization condition shortly when saw electrical characteristic of SiC(or SiGeC)/Si(or Quartz glass) structure. The C-V characteristics were measured using a Precision LCR meter (HP4284A) with frequency of 1 ㎒ and a signal amplitude of 20 ㎷. The leakage-current versus electric-field characteristics was measured by mean of a pA meter / DC voltage source (HP4140B).
Silicon Carbide (SiC) is the promising material for applications in high-temperature, high-power, and high-speed electronics due to its physical properties, such as wide band gap, high-speed switching, and high voltage. In this study, after SiC thin films deposited on Si. Through basic experiments to determine the wide bandgap characteristics. Can be applied in solar cells exists and disadvantages of thin film solar cells was to complement experiment. SiC-based thim films were deposited on Si / Quartz glass by RF magnetron sputtering system technique using SiC target and SiGeC taget. The substrate temperature was R.T.~700 ℃. Deposited on silicon wafer (or Quartz glass) using sputtering method for 2 hours. After annealing in a vacuum ambient at 800 ℃~1000 ℃ for 1 min, upper aluminum electrodes were deposited by thermal evaporation through the shadow mask to complete. FTIR and XRD was used to determine of structural characteristics. Results on the assessment of SiC(or SiGeC)/Si(or Quartz glass) structural characteristics are as follows. XRD and FTIR patterns depends on RF power and temperature. UV-spectrophotometer was used to determine of optical properties. As a result, transmittance were confirmed characteristics of more than 60%. Measurement range was 300~3000 nm wavelength. Energy bandgap value was confirmed using equation. Then we will explain optimization condition shortly when saw electrical characteristic of SiC(or SiGeC)/Si(or Quartz glass) structure. The C-V characteristics were measured using a Precision LCR meter (HP4284A) with frequency of 1 ㎒ and a signal amplitude of 20 ㎷. The leakage-current versus electric-field characteristics was measured by mean of a pA meter / DC voltage source (HP4140B).
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