[논문]마이크로 라만 및 XPS를 이용한 CIGS 박막의 두께방향 상분석 비교

백근열; 전찬욱

doi:10.21218/cpr.2016.4.1.021

Abstract ▼ AI-Helper

Chalcopyrite based (CIGS) thin films have considered to be a promising candidates for industrial applications. The growth of quality CIGS thin films without secondary phases is very important for further efficiency improvements. But, the identification of complex secondary phases present in the enti...

Chalcopyrite based (CIGS) thin films have considered to be a promising candidates for industrial applications. The growth of quality CIGS thin films without secondary phases is very important for further efficiency improvements. But, the identification of complex secondary phases present in the entire film is crucial issue due to the lack of powerful characterization tools. Even though X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and normal Raman spectroscopy provide the information about the secondary phases, they provide insufficient information because of their resolution problem and complexity in analyzation. Among the above tools, a normal Raman spectroscopy is better for analysis of secondary phases. However, Raman signal provide the information in 300 nm depth of film even the thickness of film is > $1{\mu}m$. For this reason, the information from Raman spectroscopy can't represent the properties of whole film. In this regard, the authors introduce a new way for identification of secondary phases in CIGS film using depth Raman analysis. The CIGS thin films were prepared using DC-sputtering followed by selenization process in 10 min time under $1{\times}10^{-3}torr$ pressure. As-prepared films were polished using a dimple grinder which expanded the $2{\mu}m$ thick films into about 1mm that is more than enough to resolve the depth distribution. Raman analysis indicated that the CIGS film showed different secondary phases such as, $CuIn_3Se_5$, $CuInSe_2$, InSe and CuSe, presented in different depths of the film whereas XPS gave complex information about the phases. Therefore, the present work emphasized that the Raman depth profile tool is more efficient for identification of secondary phases in CIGS thin film.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

후)박막의상은">박막의 상은 분석하기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 동일한 샘플에 대해 XPS 분석(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)을 추가적으로 진행하여 더욱 정확한 박막의 두께 방향 정보를 얻을 수 있는 새로운 분석방법에 대해 논하고자 한다.

제안 방법

노출된 Mo와 CIGS 경사면과의 경계영역을 기준으로 하여 1000 μm 폭의 흡수층 경사면을 약 40 μm 간격으로 라만 측정을 실시하였다.
라만 분석의 비교군으로 XPS 분석을 실시하였으며, 표면에 노출된 Mo영역을 기준으로 하여 경사가 있는 쪽으로 1000 μm를 30 μm 간격으로 측정하였다(Fig. 2).
셀렌화 열처리된 박막을 Dimple grinder (GATAN 656)로 연마 하였으며, alpha step 장비로 연마 프로파일을 측정함으로써 대략 1000 μm 폭의 노출된 경사면을 가진 흡수층 샘플을 얻을 수 있었고, 그것을(Fig. 1)에 도시화 하였다.

대상 데이터

후)1)에도시화">1)에 도시화 하였다. Dimple grinder의 연마제로서 입자크기 50 nm의 알루미나 서스펜션을 사용하였고, 연마 표면의 건조를 피하기 위해 에탄올 용액을 연마가 종료될 때까지 지속적으로 공급하였다. 광원의 지름은 1 μm이며, 532 nm 파장을 가진 레이져를 사용하였다.
본 실험에서는 DC 스퍼터링 법으로 Cu/(In+Ga) 조성비가 0.9 이고 In/Cu,Ga/Mo/SLG 구조를 가진 전구체를 제조하였으며, 증착한 Cu, In, Ga 전구체를 급속열처리 공정(Rapid Thermal Process, RTP)을 이용하여 Cu(In_xGa_1-x)Se₂ 박막으로 제조하였다. 고체 형태의 Se을 가열하여
성능/효과
- 경사면을 노출시킨CuInSe₂박막을 마이크로 라만 분석을 통하여, 박막 두께방향에 따른 CuInSe₂, CuIn₃Se₅, Cu-Se, In-Se, 등의 분포를 쉽게 확인할 수 있었다. XPS 분석은 이상의 라만분석결과로부터, CuSe+InSe = CuInSe₂ 반응은 프리커서 상부 뿐만 아니라, 중간영역에서도 일어난 반면, Cu+Se=CuSe 반응은 두께 방향 전체 영역에서 진행되었음을 알 수 있다. 또한, Se 활동도가 가장 높은 표면 영역에서 CuSe 라만 분석과 동일하게 상부지역에 CuInSe₂과 Cu₂Se이 지배적으로 나타나고, 하부로 갈수록 그 세기가 감소하였다. 흡수층 하부영역에서 순수한 Se 이 강하게 검출된다는 사실로부터, 박막상부로부터 공급된 Se이 박막 하부영역까지 다량으로 확산하여 들어갔음이 확인되었다. 박막의 중심부에 In₂Se₃가 다량 존재한다는

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	박막의 상을 분석할 때에 가지는 마이크로 라만 분석법의 한계는?	이러한 이차상은 통상 마이크로 라만 분석법을 이용하면 손쉽게 박막의 상을 분석할 수 있어 많은 연구에서 사용 되어져 왔다. 하지만, 장비의 분해능과 입사광의 투과율 때문에 결정의 크기가 1 μm 이하로 작거나, 300 nm 이상의 깊이에 존재하는 박막의 상은 분석하기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 동일한 샘플에 대해 XPS 분석(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)을 추가적으로 진행하여 더욱 정확한 박막의 두께 방향 정보를 얻을 수 있는 새로운 분석방법에 대해 논하고자 한다.
	Cu(In,Ga)Se2가 태양전지에 사용되는 것의 장점은?	최근까지 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)는 저비용으로 고효율의 태양전지를 구현할 수 있다는 장점으로 인해 많은 관심을 받아왔으며, 실험실 규모의 소면적 태양전지에서 21.7%의 매우 높은 효율이 증명되었다1). 이 물질을 이용한 태양전지는 태양광 흡수층의 미세구조 뿐만 아니라 이차상의 잔류 여부에 따라 에너지변환효율이 크게 좌우된다.
	CIGS를 사용한 태양전지의 특징은?	7%의 매우 높은 효율이 증명되었다1). 이 물질을 이용한 태양전지는 태양광 흡수층의 미세구조 뿐만 아니라 이차상의 잔류 여부에 따라 에너지변환효율이 크게 좌우된다. 특히 이차상은 흡수층 제조공정 및 박막 전체 조성에 크게 의존한다.

참고문헌 (9)

Martin A. Green, Keith Emery, Yoshihiro Hishikawa, Wilhelm Warta and Ewan D. Dunlop. "Solar cell efficiency tables (Version 45)." Progress in photovoltatics: Research and applications. 23, 1, (2015).

상세보기
D. Schmid, M. Ruckh, F. Grunwald, and H. W. Schock, J. Appl. Phys. 73, 2902 (1993).

상세보기
Kim, W. K., et al. "Reaction kinetics of ${\alpha}$ - $CuInSe_2$ formation from an In 2 Se 3/CuSe bilayer precursor film." Journal of Physics and Chemistry of Solids 66.11. 1915-1919 (2005).

상세보기
Park, J. H., I. S. Yang, and H. Y. Cho. "Micro-Raman spectroscopy in polycrystalline $CuInSe_2$ formation." Applied Physics A 58.2 125-128.(1994).

상세보기
Zheng, F., et al. "Thermodynamic optimization of the Ga-Se system." Calphad 32.2. 432-438 (2008).

상세보기
Moon, Dong Gwon, et al. "Ex-situ and in-situ analyses on reaction mechanism of $CuInSe_2$ (CIS) formed by selenization of sputter deposited CuIn precursor with Se vapor." Solar Energy Materials and Solar Cells 95.10. 2786-2794 (2011).

상세보기
Ely, James H., et al. "Raman characterization of epitaxial Cu-In-Se thin films." Thin Solid Films 371.1.36-39 (2000).

상세보기
Alvarez-Garcia, J., et al. "Growth process monitoring and crystalline quality assessment of CuInS(Se)2 based solar cells by Raman spectroscopy." Thin Solid Films 431. 122-125 (2003).

상세보기
Alexander V. Naumkin, Anna Kraut-Vass, Stephen W. Gaarenstroom, and Cedric J. Powell. NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy. September 15, 2012, U.S. Secretary of Commerce on behalf of the United States of America,

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 마이크로 라만 및 XPS를 이용한 CIGS 박막의 두께방향 상분석 비교
Comparison of Depth Profiles of CIGS Thin Film by Micro-Raman and XPS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 마이크로 라만 및 XPS를 이용한 CIGS 박막의 두께방향 상분석 비교 Comparison of Depth Profiles of CIGS Thin Film by Micro-Raman and XPS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

전찬욱 (11)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 마이크로 라만 및 XPS를 이용한 CIGS 박막의 두께방향 상분석 비교
Comparison of Depth Profiles of CIGS Thin Film by Micro-Raman and XPS 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper