Chemical Bath Deposition으로 성장한 CdS 박막의 반응온도에 대한 특성 Dependence of reaction temperature on the properties of CdS thin films grown by Chemical Bath Deposition원문보기
본 연구에서는 CdTe 및 $CuInSe_2$태양전지의 광투과층으로 사용되는 CdS 박막을 chemical bath deposition으로 제조하고, 반응용액의 온도에 따른 미세구조의 변화를 조사하였다. CdS 박막의 결정구조와 미세구조는 기판의 종류에 큰 변화 없이 $85^{\circ}C$ 까지는 반응용액의 온도가 증가함에 따라 기판에서의 ion-by-ion 성장이 촉진되어 CdS 박막의 성장률이 증가하며, 결정성이 향상되고 continuous하면서 매우 조밀한 미세구조를 가졌다. 그러나 온도가 $55^{\circ}C$ 이하의 경우 CdS 형성에 필요한 Cd2+ 이온의 공급이 느려져 온도에 따라 증착률이 감소하였다. 또한 핵생성 위치 수가 감소하여 입자의 크기가 증가하였고, 박막 내부에는 void가 형성되어 균일하지 못한 미세구조를 나타내었다.
본 연구에서는 CdTe 및 $CuInSe_2$ 태양전지의 광투과층으로 사용되는 CdS 박막을 chemical bath deposition으로 제조하고, 반응용액의 온도에 따른 미세구조의 변화를 조사하였다. CdS 박막의 결정구조와 미세구조는 기판의 종류에 큰 변화 없이 $85^{\circ}C$ 까지는 반응용액의 온도가 증가함에 따라 기판에서의 ion-by-ion 성장이 촉진되어 CdS 박막의 성장률이 증가하며, 결정성이 향상되고 continuous하면서 매우 조밀한 미세구조를 가졌다. 그러나 온도가 $55^{\circ}C$ 이하의 경우 CdS 형성에 필요한 Cd2+ 이온의 공급이 느려져 온도에 따라 증착률이 감소하였다. 또한 핵생성 위치 수가 감소하여 입자의 크기가 증가하였고, 박막 내부에는 void가 형성되어 균일하지 못한 미세구조를 나타내었다.
In this paper, CdS thin films, which were widey used window layer of the CdS/CdTe and the CdS/$CuInSe_2$ heterojunction solar cell, were grown by chemical bath deposition, and effects of temperature of reaction solution on the structural properties were investigated. Cadmium acetate and t...
In this paper, CdS thin films, which were widey used window layer of the CdS/CdTe and the CdS/$CuInSe_2$ heterojunction solar cell, were grown by chemical bath deposition, and effects of temperature of reaction solution on the structural properties were investigated. Cadmium acetate and thiourea were used as cadmium and sulfur source, respectively. And ammonium acetate was used as the buffer solution. The reaction velocity was increased with increasing temerature of reaction solution. For temperature <= $85^{\circ}C$, as increasing temperature of solution, deposition rate of CdS films was increased by ion-by-ion reaction in the substrate surface, and the crystallinity of the films was improved. However, for temperature <= $55^{\circ}C$, deposition rate was decreased resulting from smaller Cd2+ ion, and the grain size was decreased.
In this paper, CdS thin films, which were widey used window layer of the CdS/CdTe and the CdS/$CuInSe_2$ heterojunction solar cell, were grown by chemical bath deposition, and effects of temperature of reaction solution on the structural properties were investigated. Cadmium acetate and thiourea were used as cadmium and sulfur source, respectively. And ammonium acetate was used as the buffer solution. The reaction velocity was increased with increasing temerature of reaction solution. For temperature <= $85^{\circ}C$, as increasing temperature of solution, deposition rate of CdS films was increased by ion-by-ion reaction in the substrate surface, and the crystallinity of the films was improved. However, for temperature <= $55^{\circ}C$, deposition rate was decreased resulting from smaller Cd2+ ion, and the grain size was decreased.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 실험에서는 CBD실험을 진행하면서 온도의 변화에 따른 박막의 특성을 비교분석하고자 하였다. 온도가 증가할수록 증착 속도는 증가하지만, 너무 높은 온도에서 CBD 박막 Coating을 할 경우 CdS 분말이 많이 생성되는 것을 알 수 있었다.
이러한 CdS 박막은 진공 증착법(vacuum evaporation), 스프레이 열분 해법(spray pyrolysis), 스퍼터링법(sputtering), 용액 성장법(solution growth technique)등이 있는데, 이 중 용액 성장법은 간편하며 적은 비용으로 박막을 제조할 수 있고, 비교적 낮은 성장 온도로 인하여 입자 크기를 제어할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 용액성장법(solution growth technique)의 일종인 Chemical Bath Deposition (CBD)법으로 CdS박막을 성장시켰으며, 반응온도에 따라 나타는 광학적 구조적 특성을 논하고자 한다.
제안 방법
heater가 설치되어 있는 water bath를 이용하여 반응 온도를 55℃~85℃까지 변화시켰다. UV-visible을 이용하여 투과율을 측정하였고, X-ray 회절로 박막의 결정구조를 파악할 수 있었으며, 박막의 미세구조는 FE-SEM을 이용하여 관찰하였다.
대상 데이터
CdS박막을 성장시키기 위해 Soda lime glass를 기판으로 사용하였으며, acetone, methyl alchol, deinonized water 순으로 초음파 세척기를 이용 하여 각각 15분씩 세척한다. Cadmium 및 Sulfar 이온 공급원으로는 Cadmium acetate, Thiourea를사용하였으며, Complexing agent 및 pH 조절제로 Ammonium hydroxide를 사용하였고, 급격한 반응으로 인해 용액 내에 침전물이 생성되는 것을 억제하고 pH를 고정시켜주기 위해 AmmonI um acetate를 buffer로 사용하였다.
성능/효과
또한, 균질한 반응은 CdS 미립자를 생성시키고 이러한 CdS 미립자의 기판표면상의 흡착은 분말상의 부착력이 나쁜 박막을 만들어 낸다는 것을 알아냈다. 가장 효율적인 CdS 박막을 제작하기 위해서는 반응용액의 온도를 낮춰 용액내의 균질한 반응을 억제시키고 CdS의 성장속도를 낮추는 것이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
온도가 증가할수록 증착 속도는 증가하지만, 너무 높은 온도에서 CBD 박막 Coating을 할 경우 CdS 분말이 많이 생성되는 것을 알 수 있었다. 또한, 균질한 반응은 CdS 미립자를 생성시키고 이러한 CdS 미립자의 기판표면상의 흡착은 분말상의 부착력이 나쁜 박막을 만들어 낸다는 것을 알아냈다. 가장 효율적인 CdS 박막을 제작하기 위해서는 반응용액의 온도를 낮춰 용액내의 균질한 반응을 억제시키고 CdS의 성장속도를 낮추는 것이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
본 실험에서는 CBD실험을 진행하면서 온도의 변화에 따른 박막의 특성을 비교분석하고자 하였다. 온도가 증가할수록 증착 속도는 증가하지만, 너무 높은 온도에서 CBD 박막 Coating을 할 경우 CdS 분말이 많이 생성되는 것을 알 수 있었다. 또한, 균질한 반응은 CdS 미립자를 생성시키고 이러한 CdS 미립자의 기판표면상의 흡착은 분말상의 부착력이 나쁜 박막을 만들어 낸다는 것을 알아냈다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.