KR101540032B1 - 황화주석 박막 형성용 전구체 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 전구체 및 이를 이용한 황화주석 박막의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

화학식 1에서, R₁, 및 R₂는 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.

Description

황화주석 박막 형성용 전구체 및 그의 제조 방법{Precursor for preparing the SnS thin-film and manufacturing method thereof}

본 발명은 황화주석 박막 형성용 전구체, 상기 전구체의 제조방법 및 상기 전구체를 이용한 박막 형성 방법에 관한 것이다.

최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.

태양전지는 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라서 다양한 종류로 구분되며, 현재 가장 많이 사용되는 것은 실리콘을 이용한 실리콘 태양전지이다. 그러나, 최근 실리콘의 공급부족으로 가격이 급등하면서 박막형 태양전지에 대한 관심이 증가하고 있다. 박막형 태양전지는 얇은 두께로 제작되므로 재료의 소모량이 적고, 무게가 가볍기 때문에 활용범위가 넓다.

이러한 박막형 태양전지의 재료로는 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, CdTe, CIS(CuInSe₂), 및 CIGS(CuIn_{1 - x}Ga_xSe₂) 등이 있다. 또한, 상기 박막은 동시 증발법 또는 스퍼터링과 같은 고진공 장치를 이용하여 제조되고 있다.

CIS 및 CIGS 박막은 화합물 반도체 중의 하나이며, CIS계 광흡수층 박막은 실험실적으로 만든 박막 태양전지 중에서 가장 높은 광변환 효율로, 최고 효율은 15% 정도이며, 직접 천이형 반도체로서 박막화가 가능하고, 밴드갭이 1.04 eV로 비교적 광변환에 적합하며, 광흡수 계수가 알려진 태양전지 재료 중 큰 값을 나타내는 재료이다.

또한, CIGS계 광흡수층 박막의 경우에는 약 20%로 알려져 있다. 특히 10 이하의 두께로 제작이 가능하고, 장시간 사용시에도 안정적인 특성을 가지고 있어, 실리콘을 대체할 수 있는 저가의 고효율 태양전지로 기대되고 있으며, CIS 박막의 낮은 개방전압을 개선하기 위하여 In의 일부를 Ga으로 대체하거나 Se를 S로 대체하여 개발된 재료이다.

그러나, CIS 또는 CIGS 박막은 고가인 In, Ga 원소를 사용하므로 생산단가가 높으며, 밴드갭이 다소 낮은 단점이 있다. 또한, 지금까지 CIS 또는 CIGS 박막을 대체하기 위하여 시도된 박막은 효율이 낮은 문제점을 가진다. 따라서, 변환 효율은 높으면서 제조 비용은 절감할 수 있는, 태양전지의 광흡수층에 적용될 수 있는 박막에 대한 연구가 필요하다.

한국특허등록 제10-1050006호 한국특허공개 제2009-0131015호

본 발명은 황화주석 박막 형성용 전구체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 전구체를 포함하는 순수한 박막을 제조하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 황화주석 박막 형성용 전구체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 전구체 몇 가지 구조를 포함할 수 있다.

그 중의 하나의 예로서, 하기 화학식 1의 구조를 포함할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁, 및 R₂는 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.

또한, 상기 화학식 1의 구조를 포함하는 황화주석 박막 형성용 전구체는 화학기상증착을 통해 고순도의 황화주석 박막을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 전구체를 포함하는 황화주석 박막은 화학 증기 증착 방법을 통하여 단일상의 고순도의 황화주석 박막을 제공할 수 있다. 또한, 상기 황화주석 박막을 태양전지에 적용함으로써, 기존의 태양전지의 재료에 비해 단가를 낮출 수 있으며, 높은 태양전지의 효율을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 황화주석 박막 제조를 위한 화학기상증착 장치의 공정도이다.
도 2는 기판의 온도를 달리하여 제조한 황화주석 박막의 XRD 그래프이다.
도 3a는 330℃의 온도에서 실시예 1을 통해 제조된 황화주석 박막 표면의 SEM(전자주사현미경) 사진이다.
도 3b는 360℃의 온도에서 실시예 1을 통해 제조된 황화주석 박막 표면의 SEM(전자주사현미경) 사진이다.
도 3c는 400℃의 온도에서 실시예 1을 통해 제조된 황화주석 박막 표면의 SEM(전자주사현미경) 사진이다.
도 3d는 400℃의 온도에서 실시예 1을 통해 제조된 황화주석 박막 측면의 SEM(전자주사현미경) 사진이다.

하나의 실시예에서, 본 발명은 황화주석 박막 형성용 전구체 및 그의 제조 방법를 제공한다.

본 발명에서 제공하는 황화주석 박막 형성용 전구체는 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 전구체는 하기 화학식 1의 구조를 포함할 수 있다.

[화학식 1]

화학식 1에서, R₁ 및 R₂는 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다. 예를 들어, 상기 화학식 1의 정의 부분에서, R₁ 및 R₂는 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기일 수 있다. 또한, 하나의 예로서, 상기 화학식 1의 화합물은 R₁ 및 R₂의 위치에 서로 동일하지 않은 구조의 치환기를 치환함으로써 비대칭 구조를 형성할 수 있다. 위의 화학식 1의 설명에서 화살표로 표시된 부분은 배위 결합이 형성된 것을 의미한다.

상기 전구체는 화학식 2 내지 3의 구조를 갖는 화합물 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

[화학식 2]

화학식 2에서, R₃, R₄, R₅ 및 R₆는 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다. 예를 들어, 상기 화학식 2의 정의 부분에서, R₃, R₄, R₅ 및 R₆는 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기일 수 있다. 또한, 하나의 예로서, 상기 화학식 2의 화합물은 R₃ 및 R₄의 조합과 R₅ 및 R₆의 조합을 달리함으로써, 비대칭 구조를 형성할 수 있다.

[화학식 3]

화학식 3에서, R₇, R₈, R₉, R₁₀ 및 R₁₁은 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다. 예를 들어, 상기 화학식 3의 정의 부분에서, R₇, R₈, R₉ 및 R₁₀은 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기일 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 화학식 3의 정의 부분에서, R₁₁은 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기일 수 있다. 또한, 하나의 예로서, 상기 화학식 3의 화합물은 R₇ 및 R₈의 조합과 R₉ 및 R₁₀의 조합을 달리함으로써, 비대칭 구조를 형성할 수 있다.

[화학식 4]

화학식 4에서, R₁₂, R₁₃ 및 R₁₄는 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, n은 1 내지 4이다. 예를 들어, 상기 화학식 4의 정의 부분에서, R₁₂, R₁₃ 및 R₁₄는 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기일 수 있다. 또한, 하나의 예로서, 상기 화학식 4의 화합물은 R₁₂, R₁₃ 및 R₁₄ 중 어느 하나의 치환기는 다른 치환기와 상이한 구조를 가짐으로써, 비대칭 구조를 형성할 수 있다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 상기 화학식 1 내지 화학식 4 중 어느 하나 이상의 구조를 포함하는 황화주석 박막 형성용 전구체는 각각 비대칭 구조일 수 있다. 본 발명에 따른 황화주석 박막 형성용 전구체는 비대칭 구조를 형성할 수 있으며, 이를 이용하여 SnS 박막 형성시 금속간에 뭉치는 현상을 방지하고, 박막의 순도 및 분산도를 향상시킬 수 있으며, 태양전지에 적용되었을 때 전지의 효율을 높일 수 있다. 다만, 본 발명은 대칭 구조의 전구체를 발명의 범주에서 제외하는 것은 아니다.

예를 들어, 앞서 설명한 황화주석 박막 형성용 전구체는 다음과 같은 다양한 경우를 만족할 수 있다.

하나의 예로서, 화학식 1의 화합물은, R₁이 수소인 경우에 R₂는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이거나, R₂이 수소인 경우에 R₁은 탄소수 1 내지 4의 알킬기 일 수 있다. 또한, R₁이 수소 또는 탄소수 1의 알킬기인 경우에 R₂는 탄소수 2 내지 4의 알킬기일 수 있다.

또 다른 하나의 예로서, 화학식 2의 화합물은, R₃가 수소인 경우에 R₄, R₅ 및 R₆는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 혹은 R₃이 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 경우에 R₄, R₅ 및 R₆ 중 어느 하나 이상은 수소일 수 있다. 또한, R₃이 수소 또는 탄소수 1의 알킬기인 경우에 R₄, R₅ 및 R₆ 중 어느 하나 이상은 탄소수 2 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 혹은 R₃이 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기인 경우에 R₄, R₅ 및 R₆ 중 어느 하나 이상은 탄소수 4의 알킬기일 수 있다.

또 다른 하나의 예로서, 화학식 3의 화합물은, R₇이 수소인 경우에 R₈, R₉, R₁₀ 및 R₁₁은 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 혹은 R₇이 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 경우에 R₈, R₉, R₁₀ 및 R₁₁ 중 어느 하나 이상은 수소일 수 있다. 또한, R₇이 수소 또는 탄소수 1의 알킬기인 경우에 R₈, R₉, R₁₀ 및 R₁₁ 중 어느 하나 이상은 탄소수 2 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 혹은 R₇이 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기인 경우에 R₈, R₉, R₁₀ 및 R₁₁ 중 어느 하나 이상은 탄소수 4의 알킬기일 수 있다.

또 다른 하나의 예로서, 화학식 4의 화합물은, R₁₂이 수소인 경우에 R₁₃ 및 R₁₄ 중 어느 하나 이상은 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 혹은 R₁₂이 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 경우에 R₁₃ 및 R₁₄ 중 어느 하나 이상은 수소일 수 있다. 또한, R₁₂이 수소 및 탄소수 1의 알킬기인 경우에 R₁₃ 및 R₁₄ 중 어느 하나 이상은 탄소수 2 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 혹은 R₁₂이 수소 및 탄소수 1 내지 3의 알킬기인 경우에 R₁₃ 및 R₁₄ 중 어느 하나 이상은 탄소수 4의 알킬기일 수 있다.

본 발명에서 제공하는 전구체는 앞서 설명한 화학식 1 내지 4의 정의 부분에서 기재한 경우 뿐만 아니라, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자를 기준으로 도출 가능한 다양한 변형예들을 모두 포함한다.

본 발명에 따른 황화주석 박막 형성용 전구체는 상기 비대칭 구조를 통해 박막 형성 시 금속간에 뭉치는 현상을 방지함으로써, 박막의 순도 및 분산도에 좋은 영향을 줄 수 있으며, 태양전지에 적용되었을 때, 효율의 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 전구체를 이용하여 황화주석 박막을 형성하는 방법을 제공한다. 하나의 예로서, 상기 화학식 1의 구조를 갖는 전구체를 이용하여 황화주석 박막을 제조할 수 있다. 경우에 따라서는, 화학식 2 내지 4의 구조를 포함하는 전구체 중 1 종 이상을 추가로 이용하여 황화주석 박막을 제조할 수 있다. 또한, 황화주석 박막의 제조방법은 상기 전구체를 이용한 증착공정을 통해 수행될 수 있다. 상기 증착공정은 당해 기술분야에서 알려진 다양한 방법들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 물리증착법(PVD) 및 진공증발증착법 등의 상변형을 이용한 물리적인 방법; 및 용액성장법과 전착법 등의 화학적 반응이 수반되는 화학적인 방법 등이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 물리적인 방법 및 화학적인 방법은 황화주석 박막의 제조에 적용하기 위해서 복잡한 공정 조건이 요구되고, 증착 후 손실원소의 보충 및 상형성을 위한 고온에서의 열처리 등의 추가적인 공정이 필요하다. 또한, 반응하고 남은 물질들로 인해서 박막의 순도가 낮아지는 단점이 있다. 이러한 문제점들을 해소하기 위해서, 예를 들어, 본 발명에 따른 황화주석 박막의 제조방법은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)을 통해 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 화학기상증착은 제조된 박막이 균일하고, 선택적으로 증착이 가능하며, 간단한 공정을 통해 단일 조성의 박막을 제조할 수 있다.

상기 화학기상증착은 기체 상태의 원료가스를 열이나 플라즈마 등으로부터 받은 에너지를 이용하여 원하는 기판 위에 도달시켜 막을 형성하는 기술이다. 도 1에는 상기 화학기상증착에 사용되는 장치를 개략적으로 도시하였다. 도 1을 참조하면, 화학기상증착 장치(100)는 비활성 기체인 아르곤 가스 봄베(10), 버블러(20), CVD 챔버(30), 진공게이지(40), 트랩(50) 및 고 진공펌프(60)으로 이루어져 있으며, 각 유출 및 유입 라인에 밸브(70)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 비활성 기체인 아르곤 가스 봄베(10)에서 아르곤 가스 유출 라인(11)을 통해 유출되며 이는 두 라인으로 분지된다. 분지된 두 라인 중 한 라인은 CVD 챔버(30)로 유입되고, 나머지 한 라인은 버블러(20)로 유입된다. 버블러(20)로 유입되는 라인은 본 발명에 따른 전구체를 포함하는 기체상의 가스 발생을 촉진시키는 역할을 한다. 버블러(20)에서는, 전구체(21)를 포함하는 가스를 발생시켜 가스유출라인(22)를 통해 CVD 챔버(30)로 유입된다. 상기 버블러(20) 및 가스유출라인(22)은 히팅테이프(도시되어 있지 않음)를 통해 보온할 수 있다. CVD 챔버(30)의 내부에서는, 히터(31) 위에서 가열된 기판(32)에 전구체(21)가 증착되는 과정이 이루어 진다. 상기 기판은 특별히 제한되지 않으며, 태양전지의 제조에 사용되는 유리나 플라스틱 재질의 투명 기판 또는 결정계 태양 전지의 제조에 사용되는 실리콘 기판 등일 수 있다.

하나의 예로서, 상기 화학기상증착 과정에서, 버블러 온도는 70 내지 160℃, 기판 온도는 250 내지 500℃ 및 챔버의 압력은 5 mtorr 조건 하에서, 40 내지 80 분 동안 수행될 수 있다. 구체적으로, 버블러 온도는 80 내지 130℃일 수 있으며, 기판 온도는 300 내지 400℃일 수 있다.

본 발명은 또한 앞서 설명한 방법을 통해 제조된 황화주석 박막을 제공한다. 상기 황화주석 박막의 두께는 0.1 내지 50 ㎛의 범위일 수 있으며, 구체적으로, 0.2 내지 40 ㎛, 0.5 내지 50 ㎛, 10 내지 40 ㎛ 또는 20 내지 45 ㎛ 범위일 수 있다. 상기 황화주석 박막은 다양한 전자장치에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 태양전지, 구체적으로는 태양전지의 흡수층에 적용될될 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1: 화학식 1의 구조를 포함하는 황화주석 박막 형성용 전구체의 제조

1,3-프로판디티올 및 염화주석을 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물로부터 전구체 성분을 침전시켜 앞서 설명한 화학식 1의 구조를 포함하는 전구체를 수득할 수 있다.

구체적으로는 200 ml의 슈링크 플라스크에 0℃의 물(water) 50 ml에 염화주석(SnCl) 0.2 M 및 1,3-프로판디티올(1,3-propanedithiol)을 혼합하였다. 혼합 상태에서 반응이 완료된 후, 화학식 1의 구조를 갖는 전구체를 포함하는 혼합물을 제조하였다. 상기 과정은 반응식 1과 같다.

[반응식 1]

위의 반응결과 노란색 침전이 생성되었고, 이를 글라스 필터(glass filter)를 이용하여 분리시켰다. 분리된 침전물에서 알코올(alcohol)을 이용하여 수분을 제거하고, 진공 건조하는 단계를 더 거쳤다. 상기 진공 건조는 24 시간 동안 수행하였고, 그 결과 하얀색 파우더의 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 제조하였다.

실시예 2: 화학식 2의 구조를 포함하는 황화주석 박막 형성용 전구체의 제조

에틸렌 디아민 구조를 갖는 중성 리간드와 염화주석이 배위결합된 중간체를 형성하였다. 형성된 중간체와 1,3-프로판디티올을 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 화학식 2의 구조를 갖는 전구체를 수득하였다. 위에서, 에틸렌 디아민 구조를 갖는 중성 리간드로는 N,N'-디메틸에틸렌디아민(N,N'-dimethylethylenediamine)을 사용하였으며, 이는 염화주석(SnCl₂)과 배위결합되면서 중간체를 형성하였다.

구체적으로, 200 ml 슈링크 플라스크에 알코올(alchol) 10 ml, 염화주석(SnCl₂) 0.2 M 및 N,N'-디메틸에틸렌디아민을 혼합하여 전구체를 제조하였다. 상기 전구체는 매우 밝은 하얀색 침전으로 나타나며, 상기 과정은 반응식 2와 같다.

[반응식 2]

형성된 중간체와 1,3-프로판디티올(1.3-propanedithiol)을 혼합하여 혼합물을 제조하였으며, 구체적인 반응은 하기 반응식 3과 같다.

[반응식 3]

반응 결과 용액이 노란색으로 변하였고, 여기에 펜탄(pantane)을 첨가하여 노란색 침전을 얻었다. 상기 침전은 실시예 1과 같은 방법으로 분리 및 건조하였고, 그 결과 화학식 2의 구조를 갖는 화합물을 수득하였다.

실시예 3: 화학식 4의 구조를 포함하는 황화주석 박막 형성용 전구체의 제조

알킬아민 구조를 갖는 중성 리간드와 염화주석이 배위결합된 중간체를 형성하였다. 형성된 중간체와 1,3-프로판디티올을 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 화학식 4의 구조를 포함하는 황화주석 박막 형성용 전구체를 수득하였다. 알킬 아민구조를 갖는 중성 리간드로는 프로필 아민(propylamine)을 사용하였으며, 이는 염화주석(SnCl₂)과 배위결합 하여 중간체를 형성하였다.

구체적으로, 100 ml 슈링크 플라스크에 알코올(alchol) 10 ml, 염화주석(SnCl₂) 0.2 M 및 N,N'-디메틸에틸렌디아민을 혼합하여 전구체를 제조하였다. 상기 전구체는 매우 밝은 하얀색 침전으로 나타났으며, 상기 과정은 반응식 4와 같다. 이때, n은 2이다.

[반응식 4]

형성된 중간체와 1,3-프로판디티올(1.3-propanedithiol)을 혼합하여 혼합물을 제조하였고, 그 반응은 하기 반응식 5와 같다. 이때, n은 2이다.

[반응식 5]

반응 결과 용액이 노란색으로 변하였고, 상기 용액에 펜탄(pantane)을 첨가하여 노란색 침전을 얻었다. 상기 침전은 실시예 1과 같은 방법으로 분리 및 건조하여 화학식 4의 구조를 포함하는 전구체를 수득하였다.

실험예 1: 실시예 2 내지 3에 따른 전구체의 특성 측정

실시예 2 내지 3에서 제조한 황화주석 박막 형성용 전구체들에 대해 각각 NMR(핵자기공명분석법), FT-IR(적외선분광분석법), MASS(질량분석법) 및 원소분석법을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

전구체	수율 (%)	NMR	MASS * (m/Z)	FT-IR bands ** (cm-1)		원소분석 측정치(%)
		δ(ppm)	(M+)	S-H	S-C	C	H	N
실시예 2	85	t : 2.89 p : 1.81	314	-	654, 662	68.21	13.96	17.83
실시예 3	84	t : 2.94 p : 1.74	344	-	656, 664	31.35	7.10	8.26

*: MASS(원소분석) = EI-DIP

**: FT-IR(적외선분광분석) = KBr 펠렛

실험예 2: 실시예 1 내지 3에 따른 전구체의 열특성 측정

실시예 1 내지 3에서 제조된 전구체들에 대해 각각 열분석기(Thermal Analyzer)를 이용하여 상압에서 녹는점 및 분해온도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

전구체	공기 및 열 안정성*	녹는점 (℃)	분해 온도(℃)	CVD 증착 후 M/E 조성 분석결과 (M/E 조성비)	제조 화합물
실시예 1	O	146	291	Sn/S = 1.02	SnS
실시예 2	O	105	295	Sn/S = 1.01	SnS
실시예 3	△	110	275	Sn/S = 1.03	SnS

*: 공기 및 열 안정성: 녹는점보다 높은 온도에서 1일 이상 유지

상기 표 2의 결과를 통해, 녹는점과 분해온도 사이에서 승화로 보이는 상변화를 확인할 수 있었으며, 이를 기초로 하여 전구체의 온도를 80 내지 150℃ 범위에서 증착하였다.

또한, 실시예 1 내지 3의 신규 구조를 갖는 전구체는 낮은 온도에서 휘발 특성을 가지며, 상대적으로 낮은 분해온도를 요구하는 특성을 확인하였다. 이 같은 결과는, 전구체의 전형적인 특성을 잘 충족시키며, 박막 형성시 공정비용을 절감할 수 있다.

실험예 3: 황화주석 박막의 제조 및 특성 측정

실시예 1을 통해 제조된 황화주석 박막 형성용 전구체를 도 1의 화학기상증착 장치를 통해 제조하였다. 구체적으로, 기판의 온도를 300 내지 400℃로 변화시켜 가면서, 버블러 온도를 140℃로, CVD 챔버의 압력은 5 mtorr로 유지하면서 1 시간 동안 증착하였다. 상기 기판으로는 유리를 사용하였다. 그 결과, 0.2 내지 40 ㎛의 박막을 제조하였다.

또한, 기판의 온도를 300, 330, 360 및 400℃로 변화시켜 가면서 제조된 박막에 대한 XRD(X-Ray Diffraction)를 측정하였다. 그 결과는 도 2에 나타내었다.

도 2를 통해, 제조된 황화주석 박막은 불순물이 전혀 없는 단일상의 고 순도 박막이 형성되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 온도가 증가함에 따라, 결정성이 좋아졌으며, 박막의 두께가 두꺼워졌다.

상기 제조된 박막에 대해서 전자주사현미경(SEM)을 통한 박막의 성장을 확인하였다. 전자주사현미경(SEM) 사진은 도 3a 내지 도 3d에 나타내었다.

도 3a는 330℃에서, 도 3b는 360℃에서, 도 3c는 400℃에서 제조된 황화주석 박막 표면의 전자주사현미경 사진이며, 도 3d는 400℃에서 제조된 황화주석 박막 측면의 전자주사현미경 사진이다.

도 3a 내지 도 3c를 통해, 본 발명에 따른 전구체를 이용한 황화주석 박막은 전 영역에 걸쳐 불순물 없이 균일하게 바늘형으로 제조된 것을 확인할 수 있었으며, 도 3d를 통해 본 발명에 따른 황화주석 박막의 두께는 40 ㎛ 정도인 것을 확인할 수 있었다.

100: 화학기상증착 장치 10: 아르곤 가스 봄베
11: 아르곤 가스 유출 라인 20: 버블러
21: 전구체 22: 가스유출라인
30: CVD 챔버 31: 히터
32: 기판 40: 진공게이지
50: 트랩 60: 고 진공펌프
70: 밸브

Claims (8)

1. 화학식 4의 구조를 포함하는 황화주석 박막 형성용 전구체;
   [화학식 4]
   

   

   
   화학식 4에서,
   R₁₂ 및 R₁₄는 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고,
   n은 2이다.
2. 제 1 항에 있어서,
   화학식 4의 구조를 포함하는 전구체는 비대칭 구조인 것을 특징으로 하는 황화주석 박막 형성용 전구체.
3. 제 1 항에 따른 전구체에 대한 증착공정을 통해 박막을 형성하는 과정을 포함하는 황화주석 박막 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   증착공정은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 황화주석 박막 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   화학기상증착은 버블러 온도 70 내지 160℃, 기판 온도 250 내지 500℃ 및 챔버 압력 5 mtorr의 조건 하에서, 40 내지 80 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 황화주석 박막의 제조방법.
6. 제 3 항에 따른 방법으로 제조된 황화주석 박막.
7. 제 6 항에 있어서,
   박막의 두께는 0.1 내지 50 ㎛인 황화주석 박막.
8. 제 6 항에 따른 황화주석 박막을 포함하는 태양전지.
   

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