KR101733007B1 - 쇼트키 광전 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
쇼트키 광전 소자 및 그 제조 방법을 제공한다. 상기 쇼트키 광전 소자는 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되는 투명 전도체막, 상기 투명 전도체막 상에 제1 두께로 형성되는 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막 및 상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막과 쇼트키 접합(schottky junction)을 이루는 제2 두께의 금속막을 포함한다.
Description
본 발명은 쇼트키 광전 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 높은 반응도(responsivity)를 가지고, 반응 속도가 빠른 쇼트키 광전 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
산화 티타늄(TiO2)은 광전기화학적 물 분해(Photoelectrochemical water splitting), 염료감응 태양전지(Dye sensitized solar cells, DSSCs), 광촉매(Photocatalysts), 전기변색 디스플레이(electrochromic displays) 및 포토 디텍터와 같은 많은 응용 분야에 사용되는 다재다능한 물질이다. 연구자들은 산화 티타늄 박막을 증착하기 위해서 몇몇의 기술을 사용한다. 이러한 기술 중, 스퍼터링(sputtering)은 구성(composition) 및 형태(morphology)에 있어서 정확한 컨트롤을 제공한다. 제공된 산화 티타늄 박막은 넓은 면적에서 높은 균일성을 가지므로, 산업 응용 및 기초 연구 분야에서 큰 이점을 가질 수 있다. 루틸(rutile)형 산화 티타늄은 브루카이트(brookite), 아나타제(anatase) 및 루틸의 3가지 구조 중 가장 안정적인 결정 구조이다. 단결정 루틸 산화 티타늄 증착의 어려운 점은 이어지는 높은 열처리 온도이다. 또한, 고온 열처리 기법을 사용한 경우라도, 높은 순도의 루틸 산화 티타늄의 증착은 여전히 어려운 문제로 남아있다. 몇몇의 경우, 아나타제에서 루틸 산화 티타늄으로의 변환시키는 방법이 사용될 수 있으나, 이 경우 최종 박막의 상태는 혼합되어 있을 수 있다.
한편, 산화 티타늄에 기초한 쇼트키 광전 소자는 다재다능한 성장 메카니즘 때문에 각광받고 있다. 여태까지, 산화 티타늄 포토 디텍터는 NiO 및 ITO와 같은 다른 금속 산화물 포토 디텍터에 비해서 느린 반응 시간을 보여왔다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 반응도를 가지고, 광반응 속도가 개선된 쇼트키 광전 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 높은 반응도를 가지고, 광반응 속도가 개선된 쇼트키 광전 소자 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자는 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되는 투명 전도체막, 상기 투명 전도체막 상에 제1 두께로 형성되는 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막 및 상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막과 쇼트키 접합(schottky junction)을 이루는 제2 두께의 금속막을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자는 유리 기판, 상기 유리 기판 상에 형성되는 FTO(Florine-doped tin oxide)막, 상기 FTO막 상에 형성되는 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막 및 상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막과 쇼트키 접합(schottky junction)을 이루는 금속막을 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자 제조 방법은 투명 기판 상에 퓨어(pure) 티타늄막을 형성하고, 상기 퓨어 티타늄막을 제1 온도에서 제1 시간동안 급속 열처리하여 루틸 나노 결정질(rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄(TIO2)막을 형성하고, 상기 루틸 나노 결정질 이산화 티타늄막 상에 쇼트키 접합을 형성하는 금속막을 형성하는 것을 포함 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자는 낮은 암전 전류(dark current)를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자는 넓은 LDR(Linear dynamic range) 및 빠른 반응 속도도 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자는 높은 응답도와 감지도를 가질 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자 제조 방법은 상기 복수의 척도 중 우선적으로 필요한 척도에 따른 적절한 쇼트키 광전 소자 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광전 소자 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 의 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막을 설명하기 위한 XRD(X-ray diffraction) 스펙트럼이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1의 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막의 포톤 에너지에 따른 흡수 계수(absorption coefficient) 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 4 내지 실시예 6의 쇼트키 광전 소자의 투과도 스펙트럼이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자의 자외선 조명 하의 리버스 바이어스 조건을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다.
도 13은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이다.
도 14는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다.
도 15는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이다.
도 16은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다.
도 17은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 18은 도 17에 대응되는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 밴드 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 20은 도 19에 대응되는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 밴드 다이어그램이다.
도 21은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 22는 도 21에 대응되는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 밴드 다이어그램이다.
도 23은 본 발명의 실시예 1의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 실시예 2의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 25는 본 발명의 실시예 3의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 26은 본 발명의 실시예 4의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 27은 본 발명의 실시예 5의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 28은 본 발명의 실시예 6의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 29는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 반응도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 30은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 반응도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 31은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 반응도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 32는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 33은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 34는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광전 소자 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 의 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막을 설명하기 위한 XRD(X-ray diffraction) 스펙트럼이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1의 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막의 포톤 에너지에 따른 흡수 계수(absorption coefficient) 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 4 내지 실시예 6의 쇼트키 광전 소자의 투과도 스펙트럼이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자의 자외선 조명 하의 리버스 바이어스 조건을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다.
도 13은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이다.
도 14는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다.
도 15는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이다.
도 16은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다.
도 17은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 18은 도 17에 대응되는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 밴드 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 20은 도 19에 대응되는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 밴드 다이어그램이다.
도 21은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 22는 도 21에 대응되는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 밴드 다이어그램이다.
도 23은 본 발명의 실시예 1의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 실시예 2의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 25는 본 발명의 실시예 3의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 26은 본 발명의 실시예 4의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 27은 본 발명의 실시예 5의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 28은 본 발명의 실시예 6의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 29는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 반응도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 30은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 반응도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 31은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 반응도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 32는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 33은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 34는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자를 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자는 투명 기판(100), 투명 전도체막(200), 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄(TiO2)막(300) 및 금속막(400)을 포함한다.
투명 기판(100)은 예를 들어, 유리 기판일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다. 투명 기판(100)의 재질은 최종 제조 장치의 목적 및 성능에 따라 결정될 수 있다.
투명 전도체막(200)은 투명 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 투명 전도체막(200)은 전도성 도체일 수 있다. 투명 전도체막(200)은 예를 들어, 투명한 ITO(Indium tin oxide), FTO(Florine-doped tin oxide)일 수 있다. 또는 투명 전도체막(200)은 은(Ag) 나노선과 같은 금속 나노선이 형성된 막일 수도 있다. 이 경우에는 가시광이 투과할 수 있는 구조일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광전소자에 있어서, 투명 전도체막(200)은 Ni의 금속 산화물, Cu의 금속 산화물 및 Mo의 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 투명 전도체막(200)의 두께는 10nm 내지 500nm일 수 있다.
루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄을 포함할 수 있다. 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 투명 전도체막(200) 상에 형성될 수 있다. 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 투명한 재질일 수 있다.
이산화 티타늄(TiO2)은 아나타제(anatase), 루틸(rutile) 및 브루카이트(brookite)와 같은 세 종류의 결정구조가 존재한다. 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 이 중 루틸 결정 구조를 가질 수 있다. 이산화 티타늄은 저온에서 브루카이트 및 아나타제 상으로 존재할 수 있다. 이산화 티타늄은 열처리 온도 상에서 상전이하여 루틸구조를 가질 수 있다. 루틸 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)의 결정입도(grain size)는 100 내지 600 nm일 수 있다.
루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 제1 두께(t1)로 형성될 수 있다. 제1 두께(t1)는 50 내지 500nm일 수 있다. 제1 두께(t1)는 쇼트키 광전 소자의 특성에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 두께(t1)의 조절에 따라서, 광 반응 속도, 광감지 성능이 달라질 수 있다. 이는 추후에 실시예를 통해서 설명한다.
제1 두께(t1)가 50nm 이하인 경우, 광 흡수가 미흡할 수 있다. 반대로 제1 두께(t1)가 500nm이상인 경우 반응도, 감지도 등이 저하되고, 제조 비용이 높아질 수 있다.
루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 투명 전도체막(200)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있다. 즉, 투명 전도체막(200)의 상면의 일부는 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)에 의해 덮이지 않고 추후에 전극 등이 접촉될 수 있다.
금속막(400)은 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300) 상에 형성될 수 있다. 금속막(400)은 예를 들어, Cu, Mo 및 Ni 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이하, 실시예들을 통해서 상기 금속막에 따른 본 발명의 쇼트키 광전 소자의 특성을 설명한다.
금속막(400)은 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)과 서로 쇼트키 접합을 형성할 수 있다. 이를 위해서, 금속막(400)에 포함되는 금속은 TiO2의 일함수보다 일함수가 큰 금속일 수 있다.
금속막(400)은 제2 두께(t2)로 형성될 수 있다. 제2 두께(t2)는 예를 들어, 5 내지 30nm일 수 있다. 금속막(400)의 제2 두께(t2)는 본 발명의 몇몇 실시예의 쇼트키 광전 소자의 가시광의 투과도를 확보할 수 있는 두께일 수 있다. 이 때, 쇼트키 광전 소자의 가시광의 투과도는 50% 이상일 수 있다.
제2 두께(t2)가 5nm 이하인 경우에는 금속막(400)과 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)의 쇼트키 접합의 형성이 어려울 수 있고, 제2 두께(t2)가 30nm 이상일 경우에는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자의 투과도가 50%미만으로 낮아질 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자 제조 방법를 설명한다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광전 소자 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 투명 기판(100)을 제공한다.
투명 기판(100)은 예를 들어, 유리 기판일 수 있다. 투명 기판(100)은 빛이 투과되는 투명 기판(100)으로서 추후에 빛을 투과시켜 쇼트키 광전 소자의 포토 디텍팅등의 기능을 활용될 수 있게 할 수 있다.
이이서, 도 3을 참조하면, 투명 기판(100) 상에 투명 전도체막(200)을 형성한다.
투명 전도체막(200)은 예를 들어, 투명한 ITO(Indium tin oxide), FTO(Florine-doped tin oxide)일 수 있다. 또는 투명 전도체막(200)은 은(Ag) 나노선과 같은 금속 나노선이나 Ni, Cu 또는 Mo 기반의 금속산화물이 형성된 막일 수도 있다.
투명 기판(100) 및 투명 전도체막(200)은 초음파 세척(ultrasonic cleaning)으로 세척될 수 있다. 즉, 먼저 용기에 세척액을 채우고, 피세척물로서 투명 기판(100) 및 투명 전도체막(200)을 침지시킬 수 있다. 이어서, 초음파 진동을 통해서 세척액을 진동시켜 상기 세척액의 액압을 충격적으로 변동시켜 투명 기판(100) 및 투명 전도체막(200)의 표면이 세척될 수 있다.
이어서, 투명 기판(100) 및 투명 전도체막(200)을 건조할 수 있다. 투명 기판(100) 및 투명 전도체막(200)은 예를 들어, 질소 제트 스트림을 이용하여 건조될 수 있다. 이를 통해서, 투명 기판은 추후에 티타늄막을 형성하기 위한 건조된 표면을 가질 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 도 4를 참조하면, 투명 전도체막(200) 상에 퓨어 티타늄막(290)을 형성한다.
퓨어 티타늄막(290)은 상온(room temperature)에서 증착될 수 있다. 퓨어 티타늄막(290)은 스퍼터링 방식으로 증착될 수 있다. 스퍼터링 시간은 300초 내지 800초 동안 지속될 수 있다. 스퍼터링 시간에 따라 퓨어 티타늄막(290)의 두께가 결정될 수 있다. 퓨어 티타늄막(290)의 두께는 120nm 내지 205nm일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다. 퓨어 티타늄막(290)의 두께는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광전소자의 성능 및 목적에 따라 달라질 수 있다.
퓨어 티타늄막(290)은 높은 순도의 티타늄을 포함할 수 있다. 상기 티타늄의 순도는 99.99%일 수 있다. 퓨어 티타늄막(290)은 투명 전도체막(200) 상에서 균일하게 형성될 수 있다. (물론, 투명 전도체막(200)의 상면의 일부(210)는 노출시킬 수 있다.) 이를 위해서, 투명 기판(100)은 일정한 속도로 회전할 수 있다. 투명 기판(100)은 예를 들어, 분당 5회전할 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 도 5를 참조하면, 퓨어 티타늄막(290)을 급속 열처리(rapid thermal process, RTP)(10)한다.
급속 열처리(10)의 온도는 약 200℃ 내지 800℃ 범위일 수 있다. 이를 통해서, 순도 높은 티타늄을 티타늄 산화막 중 루틸 나노 결정질 이산화 티타늄으로 변화시킬 수 있다. 급속 열처리(10)는 예를 들어, 600초 동안 수행될 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
급속 열처리(10)의 수행 시간은 300초 이상 800초 이하일 수 있다. 급속 열처리(10)의 수행 시간이 300초 미만인 경우 산화 공정이 충분히 수행되지 않을 수 있고, 급속 열처리(10)의 수행 시간이 800초 초과인 경우 루틸 나노 결정 산화 티타늄 구조의 제조 공정의 비용이 과다해질 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 급속 열처리(10)에 의해서 퓨어 티타늄막(290)은 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)으로 변환될 수 있다. 이 때, 급속 열처리(10)를 통해서 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)의 밴드갭을 조율할 수 있다. 구체적으로, 상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)의 밴드갭은 3.5 eV 내지 4.08 eV로 조율될 수 있다.
루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 루틸(rutile)형일 수 있다. 이산화 티탄(TiO2)은 아나타제(anatase), 루틸(rutile) 및 브루카이트(brookite)와 같은 세 종류의 결정구조가 존재한다. 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)은 이 중 루틸 결정 구조를 가질 수 있다. 산화 티타늄은 저온에서 브루카이트 및 아나타제 상으로 존재할 수 있다. 산화 티타늄은 열처리 온도 상에서 상전이하여 루틸구조를 가질 수 있다. 따라서, 급속 열처리(10)를 상기 상전이 온도로 수행할 수 있다.
이어서, 도 1을 참조하면, 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300) 상에 금속막(400)을 형성한다.
금속막(400)은 스퍼터링에 의해서 형성될 수 있다. 금속막(400)의 형성은 상온(room temperature)에서 이루어질 수 있다. 금속막(400)의 두께는 3nm 내지 5nm일 수 있다.
실시예 1 (A1)
유리 기판을 기판으로 사용하였다. 유리 기판 상에 FTO막을 형성하고, FTO막 상에 순도 99.99%의 Ti 타겟을 300W의 파워로 5mT의 압력 하에 30sccm의 Ar(30 sccm)의 분위기에서 Ti막을 스퍼터링 하였다. 이 때, Ti막의 두께는 120nm로 하였다. 상기 스퍼터링 온도는 상온(room temperature)이다. 스퍼터링 시간은 600초로 하였다. 이후, 700℃에서 600초간 급속 열처리를 하여 Ti막을 이산화 티타늄(TiO2)막으로 변이시켰다. 이산화 티타늄 막 상에 스퍼터링으로 구리(Cu)막을 형성하였다.
실험예 1
이산화 티타늄막의 상(phase)을 알아보기 위해서, 실시예 1의 이산화 티타늄막에 X-ray 회절(X-ray diffraction, XRD) 패턴을 검사하였다. 도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자의 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막을 설명하기 위한 XRD(X-ray diffraction) 스펙트럼이다.
도 7을 참조하면, 주요 피크(peak)는 2q 값이 27°54', 36°20', 54°60'에서 발견된다. 이러한 2q 값은 각각 정방정계(tetragonal) 루틸형 이산화 티타늄의 (110), (101) 및 (211) 평면에 대응된다. 즉, 불순물이 없는 루틸형 이산화 티타늄막이 형성되어 있음을 알 수 있다.
또한, 이산화 티타늄막의 흡수 계수(absorption coefficient, a)를 측정하였다. 도 8은 본 발명의 실시예 1의 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막의 포톤 에너지에 따른 흡수 계수(absorption coefficient) 그래프이다.
도 8을 참조하면, 흡수 계수의 최대값은 3.97 eV에서의 6.1x105 cm-1이다. 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막의 흡수 계수는 매우 높아서, 100nm만으로도 광흡수가 완전히 이루어 질 수 있다. 다만, 최적화된 자외선 포토디텍터의 성능을 위해서 120nm(실시예 1 내지 실시예 3) 및 170nm(실시예 4 내지 실시예 6)의 두께로 실험을 하였다.
실시예 2 (B1)
금속막(400)의 성분을 몰리브덴(Mo)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 한 실시예이다. 즉, 루틸형 이산화 티타늄막의 두께도 실시예 1과 동일한 120nm이다.
실시예 3 (C1)
금속막(400)의 성분을 니켈(Ni)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 한 실시예이다. 즉, 루틸형 이산화 티타늄막의 두께도 실시예 1과 동일한 120nm이다.
실시예 4 (A2)
루틸형 이산화 티타늄막의 두께를 170nm로 크게한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 한 실시예이다. 즉, 금속막(400)의 성분도 구리(Cu)이다.
실시예 5 (B2)
금속막(400)의 성분을 몰리브덴(Mo)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 한 실시예이다. 즉, 루틸형 이산화 티타늄막의 두께도 실시예 4와 동일한 170nm이다.
실시예 6 (C2)
금속막(400)의 성분을 니켈(Ni)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 한 실시예이다. 즉, 루틸형 이산화 티타늄막의 두께도 실시예 4와 동일한 170nm이다.
실험예 2
실시예 4 내지 실시예 6의 소자의 투과도를 측정하였다. 도 9는 본 발명의 실시예 4 내지 실시예 6의 쇼트키 광전 소자의 투과도 스펙트럼이다.
도 9를 참조하면, 600nm 이상의 입사광에서 모든 실시예의 소자가 55% 초과의 투과도를 가짐을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 쇼트키 광전 소자의 자외선 조명 하의 리버스 바이어스 조건을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10을 참조하면, 투명 전도체막(200)의 노출된 상면(210)과 금속막(400)의 상면에 각각 전극(520)형성하고, 역 바이어스(510)를 -1V로 걸 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이고, 도 12는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다. 도 13은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이고, 도 14는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다. 도 15는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 표면 모폴로지(morphology)를 설명하기 위한 SEM 사진 및 실제 장치 이미지(Inset)이고, 도 16은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 단면도를 설명하기 위한 SEM 이미지이다.
도 11 내지 도 16을 참조하면, 금속막(400)은 각 실시예에서 구리막(401), 몰리브덴막(402) 및 니켈막(403)으로 형성될 수 있다.
작은 결정질을 가지는 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막(300)의 균일한 표면과 단면을 확인할 수 있다. 이 때, 이산화 티타늄의 저항값은 3 내지 4 옴으로 측정된다.
실험예 3
실시예 1 내지 실시예 6의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 측정하였다. 도 17은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이고, 도 18은 도 17에 대응되는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 밴드 다이어그램이다. 도 19는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이고, 도 20은 도 19에 대응되는 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 밴드 다이어그램이다. 도 21은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 암전 및 조명 조건에서의 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이고, 도 22는 도 21에 대응되는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 밴드 다이어그램이다.
실시예 1 내지 실시예 6의 쇼트키 광전 소자를 이용한 포토 디텍터는 -1V 및 0.1 mW/cm2의 자외선 조명 강도 조건에서 포토 디텍터의 파라미터들을 측정하여 표 1에 기재하였다.
| Device | Structure | JD | R | D* | LDR | tr | tf | FB | Cj |
| (A/cm2) | (A/W) | (Jones) | (dB) | (ms) | (ms) | (eV) | (F/cm2) | ||
| A1 | Cu/120 nm-TiO2/FTO | 7.25x10-7 | 0.897 | 4.5x1012 | 70 | 0.99 | 1.49 | 0.833 | 3.08x10-6 |
| A2 | Cu/170 nm-TiO2/FTO | 8.44x10-8 | 0.007 | 5.1x1010 | 17 | 0.26 | 1.16 | 0.889 | 3.57x10-10 |
| B1 | Mo/120 nm-TiO2/FTO | 1.53x10-6 | 0.776 | 5.1x1011 | 52 | 1.11 | 2.58 | 0.844 | 6.62x10-5 |
| B2 | Mo/170 nm-TiO2/FTO | 2.21x10-8 | 0.006 | 5.1x1010 | 41 | 0.26 | 0.52 | 0.924 | 8.77x10-11 |
| C1 | Ni/120 nm-TiO2/FTO | 3.80x10-5 | 11.116 | 1.1x1012 | 41 | 1.17 | 2.31 | 0.730 | 9.53x10-5 |
| C2 | Ni/170 nm-TiO2/FTO | 8.85x10-8 | 2.034 | 4.9x1011 | 128 | 0.14 | 1.16 | 0.888 | 1.59x10-11 |
표 1 및 도 17 내지 도 22를 참조하면, 170nm의 이산화 티타늄막을 가지는 실시예 4 내지 실시예 6의 포토 디텍터는 120nm의 이산화 티타늄막을 가지는 실시예 1 내지 실시예 3의 포토 디텍터보다 더 낮은 암전 전류(dark current)(Jd)를 제공한다.
이러한 사실을 통해서, 두꺼운 이산화 티타늄막이 더 적합하고, 안정적인 쇼트키 접합을 금속층과 형성한다는 사실을 알 수 있다. 나아가, 실시예 5의 광전 소자는 2.2?10- 8 mA/cm2의 가장 낮은 암전 전류 밀도를 제공한다. 이는 전하 캐리어들의 수집을 제한하는 0.924 eV의 더 높은 배리어 높이에 기인할 수 있다. 365nm의 자외선 LED 조명에서 금속층과 이산화 티타늄막 사이의 리버스 및 포워드 전류의 상당한 증가도 측정된다. 실시예 5의 쇼트키 광전 소자의 (-1V에서 측정된) 광전류비(photocurrent ratio)는 가장 높게 측정된다. 이는 광생성된 캐리어들(photogenerated carriers)의 수집 역시 재결합 확률(probability of recombination)에 의존하기 때문이다.
동시에, 조명에 따른 배리어 높이의 효과적인 저하는 더 높은 광전류 이득(gain)이 요구된다. 표 1을 참조하면, 실시예 5의 쇼트키 광전 소자는 조명에 따라 배리어 높이를 최대로 감소시킨다. 이에 따라서, 실시예 5의 쇼트키 광전 소자는 최대 광전류 이득을 제공한다.
흥미롭게도, 실시예 4의 쇼트키 광전 소자는 다른 실시예의 광전 소자와 달리, 95 mV의 작은 개방 회로 전압으로 자가 동력(self-powered)의 광발전 디텍터(photovoltaic detector)로서 사용될 수 있다.
LDR(Linear dynamic range)은 감지가능한 전력의 최댓값과 최소값의 비율로 정의된다. 상기 LDR은 모든 포토 디텍터에서 가장 중요한 파라미터 중의 하나이다. 포토 디텍터의 LDR 또는 (dB 단위의) 선형 광전감도(photosensitivity linearity)는 수학식 1에 의해서 계산될 수 있다.
여기서, 
J* ph 는 0.1 mW/cm2의 빛 강도에서 측정된 광전류이다. 포토 디텍터의 LDR을 향상시키기 위해서는 더 높은 반응도와 더 낮은 암전 전류가 동시에 충족되어야 한다.
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 6의 쇼트키 광전 소자는 128 dB의 매우 넓은 LDR 값을 가진다. 다른 어느 실시예보다도 본 발명의 실시예 6의 쇼트키 광전 소자가 자외선 포토 디텍터로서는 가장 우수함을 알 수 있다.
실험예 4
실시예 1 내지 실시예 6의 쇼트키 광전 소자의 점멸 자외선 조명 조건 하의 과도 전류를 측정하였다.
도 23은 본 발명의 실시예 1의 광반응을 설명하기 위한 그래프이고, 도 24는 본 발명의 실시예 2의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다. 도 25는 본 발명의 실시예 3의 광반응을 설명하기 위한 그래프이고, 도 26은 본 발명의 실시예 4의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다. 도 27은 본 발명의 실시예 5의 광반응을 설명하기 위한 그래프이고, 도 28은 본 발명의 실시예 6의 광반응을 설명하기 위한 그래프이다.
도 23 내지 도 28을 참조하면, 과도 전류는 공핍 영역(depletion region)에서 유래된 신호와 반중성 영역(quasi neutral region)에서 유래된 신호가 합쳐져 생성된다.
일반적으로, 높은 전계가 존재하여 광생성된 전하 캐리어들의 빠른 드리프트(quick drift)가 허용되는 공핍 영역과 달리, 상기 반중성 영역에서 유래된 신호는 더 느린 확산 과정을 거친다. 이에 따라서, 더 얇은 이산화 티타늄막을 가지는 실시예 1 내지 실시예 3의 쇼트키 광전 소자는 더 두꺼운 이산화 티타늄막을 가지는 실시예 4 내지 실시예 6의 쇼트키 광전 소자에 비해서 더 느린 반응 속도를 가질 수 있다.
더 느린 라이징 및 폴링 웨이브 형태의 형상은 소자의 확산 영역 내의 생성을 의미한다. 그러나, 더 나은 포토 디텍터의 디자인을 위해서는 모든 확산 요소는 제거되어야만 하고, 상기 생성은 오직 빠른 동작의 공핍 영역에서만 이루어져야만 한다. 실시예 4 내지 실시예 6의 급격한 라이징 및 폴링 커브는 효율적인 수집을 수반하는 공핍 영역 내의 전자-홀 쌍의 생성을 의미한다. 상기 급격함은 실시예 6이 실시예 4 및 실시예 5보다 더 우월하다. 이는 니켈 소자에서의 캐리어들의 빠른 전송을 의미한다. 이상적인 포토 디텍터는 빠른 라이/폴 타임, 높은 반응도, 감지도, 넓은 LDR 및 매우 낮은 암전 전류 밀도로 특정될 수 있다. 그러나, 포토 디텍터의 광전류 이득과 반응 시간 사이에는 트레이드 오프(trade-off)가 존재한다.
보통 빠른 응답 속도의 장치는 더 큰 공핍 폭과 이로 인한 그 동작의 드리프트 컨트롤(drift controls)의 확률을 가질 수 있다. 반면에, 더 큰 공핍 폭은 또한 광생성된 캐리어들의 수집을 지연시키고, 이로 인한 광전류 이득을 제한한다. 이러한 경향은 본 발명의 니켈 소자(더 빠른 반응 시간) 및 몰리브덴 소자(더 높은 광전류 이득)에서 확인된다.
실시예 6의 쇼트키 광전 소자는 0.14 ms의 가장 빠른 라이즈 타임을 유도하는 가장 낮은 커패시턴스(와 이로 인한 더 큰 공핍 폭)을 제공한다. 그러나, 실시예 5의 쇼트키 광전 소자는 모든 실시예의 광전 소자 중 최고의 폴타임(0.52 ms)을 제공한다. 폴 타임은 입사광을 스위치 오프한 이후에 광생성된 캐리어들의 재결합에 걸리는 시간을 나타낸다. 실시예 5의 경우에 따르면, 상기 빠른 폴 타임은 더 큰 배리어와 더 낮은 암전 전류값에서 기인한다.
실험예 5
광도에 따른 전류 전압 특성은 반응도(R) 및 감지도(D*)를 결정할 수 있다. 광전류 밀도(Jph) 및 입사 파워 밀도(incident power density, Pin)는 (A/W 단위의) 반응도를 계산하는 데 다음 수학식 2와 같이 사용된다.
여기서, Jph는 광생성된 전류 밀도(A/cm2)이고, Pin은 입사 파워 밀도(W/cm2)이다. 이 파라미터는 조명 조건 하에서의 디텍터의 응답 능력에 있어 중요하다.
실시예 1 내지 실시예 6의 광전 소자의 입사 자외선 복사에 대한 R의 변화를 측정하였다.
도 29는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 반응도를 설명하기 위한 그래프이고, 도 30은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 반응도를 설명하기 위한 그래프이다. 도 31은 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 반응도를 설명하기 위한 그래프이고, 도 32는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다. 도 33은 본 발명의 실시예 2 및 실시예 5의 감지도를 설명하기 위한 그래프이고, 도 34는 본 발명의 실시예 3 및 실시예 6의 감지도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 29 내지 도 34를 참조하면, R의 최댓값은 11.116 A/W의 실시예 1의 쇼트키 광전 소자가 0.1 mW/cm2의 광강도 조명에서 기록하였다.
표 1을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 4의 광전 소자의 반응도는 다른 실시예의 광전 소자의 반응도에 비해서 훨씬 높다. 상기 높은 반응도는 확산 영역만큼의 공핍 영역 내의 캐리어들의 생성에 기인한다. 그러나, 만일 상기 생성이 단지 확산 영역내로만 제한되는 경우(구리 및 몰리브덴의 경우), 상기 반응도는 더 낮아질 수 있다.
모든 포토 디텍터에 대한 이점을 알 수 있는 또 다른 중요한 수치는 감지도(D*)이다. 감지도는 암전 기준에서 조명 하에서의 포토 디텍터의 성능을 측정한다. (Jones 단위의) 감지도는 수학식 3에 의해서 정의된다.
여기서 q는 전자의 전하이고, Jd는 암전 전류 밀도이다. 모든 소자에서의 D*의 변화는 도 32 내지 도 34에 나타나 있다. D*의 최댓값은 0.1 mW/cm2 조명 조건에서의 실시예 1의 쇼트키 광전 소자의 4.5x1012 Jones이다. 더 높은 광전류의 의미는 포토 디텍터의 감지도에서 보여지고, 이에 따라서, 얇은 이산화 티타늄막을 가지는 소자들이 더 높은 D*의 값을 가진다.
이상 실험예 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 투명 기판 200: 투명 전도체막
300: 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막
400: 금속막
300: 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막
400: 금속막
Claims (16)
- 투명 기판;
상기 투명 기판 상에 형성되는 투명 전도체막;
상기 투명 전도체막 상에 제1 두께로 형성되는 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막; 및
상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막과 쇼트키 접합(schottky junction)을 이루는 제2 두께의 금속막을 포함하되,
상기 금속막은 Cu, Mo 및 Ni 중 어느 하나를 포함하고,
상기 금속막은 서로 반대되는 제1 및 제2 면을 포함하고,
상기 제1 면은 상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막과 접하고,
상기 제2 면은 외부로 노출되고, 반도체 물질과 접하지 않는 쇼트키 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 두께는 상기 쇼트키 광전 소자의 가시광 투과도가 50% 이상이 되도록 결정되는 쇼트키 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 두께는 5 내지 30 nm인 쇼트키 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 쇼트키 광전 소자의 가시광 투과도는 50% 이상인 쇼트키 광전 소자. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 두께는 50 내지 500nm인 쇼트키 광전 소자. - 유리 기판;
상기 유리 기판 상에 형성되는 FTO(Florine-doped tin oxide)막;
상기 FTO막 상에 형성되는 루틸형 나노 결정질(Rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄막; 및
상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막과 쇼트키 접합(schottky junction)을 이루는 금속막을 포함하되,
상기 금속막은 Cu, Mo 및 Ni 중 어느 하나를 포함하고,
상기 금속막은 서로 반대되는 제1 및 제2 면을 포함하고,
상기 제1 면은 상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막과 접하고,
상기 제2 면은 외부로 노출되고,
상기 루틸형 나노 결정질 이산화 티타늄막의 밴드갭은 3.5 eV 내지 4.08 eV인는 쇼트키 광전 소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 투명 기판 상에 투명 전도체막을 형성하고,
상기 투명 전도체막 상에 퓨어(pure) 티타늄막을 형성하고,
상기 퓨어 티타늄막을 제1 온도에서 제1 시간동안 급속 열처리하여 루틸 나노 결정질(rutile-nanocrystalline) 이산화 티타늄(TiO2)막을 형성하고,
상기 루틸 나노 결정질 이산화 티타늄막 상에 쇼트키 접합을 형성하는 금속막을 형성하는 것을 포함하되,
상기 루틸 나노 결정질 이산화 티타늄막의 밴드갭은 3.5 eV 내지 4.08 eV인 쇼트키 광전 소자 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 제1 온도는 200℃ 내지 800℃인 쇼트키 광전 소자 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 제1 시간은 300 내지 800s인 쇼트키 광전 소자 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 루틸 나노 결정질 이산화 티타늄막의 결정입도(grain size)는 100 내지 600 nm인 쇼트키 광전 소자 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 투명 전도체막은 FTO, ITO, Ni의 금속 산화물, Cu의 금속 산화물 및 Mo의 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 쇼트키 광전 소자 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 투명 전도체막의 두께는 10 내지 500nm인 쇼트키 광전 소자 제조 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20200054665A (ko) | 2018-11-12 | 2020-05-20 | 인천대학교 산학협력단 | 포토 디텍터 및 그 제조 방법 |
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| JP2002117912A (ja) * | 2000-10-11 | 2002-04-19 | Seiko Epson Corp | 半導体電極、半導体電極の製造方法および太陽電池 |
| JP2010140936A (ja) | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
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