KR102195923B1 - 박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치 - Google Patents

박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102195923B1
KR102195923B1 KR1020180145350A KR20180145350A KR102195923B1 KR 102195923 B1 KR102195923 B1 KR 102195923B1 KR 1020180145350 A KR1020180145350 A KR 1020180145350A KR 20180145350 A KR20180145350 A KR 20180145350A KR 102195923 B1 KR102195923 B1 KR 102195923B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
defect
temperature
database
defect inspection
Prior art date
Application number
KR1020180145350A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190059254A (ko
Inventor
김은규
이동욱
오규진
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Publication of KR20190059254A publication Critical patent/KR20190059254A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102195923B1 publication Critical patent/KR102195923B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/24—Investigating the presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20—Investigating the presence of flaws
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03923—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

기준 박막을 준비하는 단계, 상기 기준 박막에 대해서, 온도에 따른 커패시턴스 값의 변화량을 측정하여, 온도에 따른 결함 준위들을 확인하는 단계, 상기 결함 준위들의 활성화 에너지를 계산하는 단계, 및 상기 결함 준위들 중에서, 활성화 에너지가 가장 높은 기준 결함 준위가 나타나는 온도를 기준 온도로 저장하는 단계를 포함하는 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법이 제공된다.

Description

박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치{Method for constructing database for thin film defect inspection, defect inspection method for thin film using the database, and defect inspection apparatus for thin film including the database}
박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치에 관련된 것으로, 상세하게는, 종래 박막의 결함 검사 방법보다 빠르고 정확하게 박막의 결함 검출 포인트를 예측할 수 있는 박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치에 관련된 것이다.
패로브스카이트를 태양 전지에 이용하기 위해, 스핀 코팅 방법으로 페로브스카이트 층을 제조하는 기술이 널리 이용되고 있다. 예를 들어, 국제특허 공개공보 WO2017090862A1에는, 전도성 투명 기재를 포함하는 제1 전극 상에 풀러렌 또는 풀러렌 유도체를 20 nm 이상의 두께로 증착하여 전자 수송 층을 형성하는 단계, 상기 전자 수송 층 상에 페로브스카이트 층을 형성하는 단계, 상기 페로브스카이트 층 상에 형성된 정공 전달 층을 형성하는 단계, 및 상기 정공 전달 층 상에 형성된 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 태양전지의 제조 방법이 개시되어 있다.
하지만, 스핀 코팅 방법으로 제조된 페로브스카이트 층에는 결함이 포함되어 있으며, 상기 결함 들에 의해 상기 페로브스카이트 층을 포함하는 태양 전지의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 페로브스카이트층의 결함을 조기에 빠르고 정확히 검출하는 방법이 필요한 상황이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 활성화 에너지가 가장 높은 기준 결함 준위가 나타나는 온도를 기준 온도로 저장하는 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 박막의 결함 검출 강도 저하를 용이하게 방지할 수 있는 박막의 결함 검사 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 직렬 저항 변화에 의해 박막의 커패시턴스 값이 변화되는 것을 방지하는 박막의 결함 검사 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 누설 전류에 의해, 박막의 커패시턴스 값이 측정되지 않는 것을 방지하는 박막의 결함 검사 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 데이터베이스의 선 형(linear) 아레니우스 플롯에 의해 박막의 결함 검출 포인트를 용이하게 예측할 수 있는 박막의 결함 검사 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 빠르고 정확하게 박막의 결함 검출 포인트를 예측할 수 있는 박막의 결함 검사 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 빠르고 정확하게 박막의 결함 여부를 판단할 수 있는 박막의 결함 검사 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 박막에 충격을 주지 않으면서, 제1 프로브 전극 및 제1 테스트 패드 간에 용이하게 쇼트키(Schottky) 접촉이 형성되는 박막의 결함 검사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 박막에 충격을 주지 않으면서, 제2 프로브 전극 및 상기 제2 테스트 패드 간에 용이하게 오믹(Ohmic) 접촉이 형성되는 박막의 결함 검사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 빠르고 정확하게 박막의 결함 검출 포인트를 예측할 수 있는 박막의 결함 검사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법은, 기준 박막을 준비하는 단계, 상기 기준 박막에 대해서, 온도에 따른 커패시턴스 값의 변화량을 측정하여, 온도에 따른 결함 준위들을 확인하는 단계, 상기 결함 준위들의 활성화 에너지를 계산하는 단계, 및 상기 결함 준위들 중에서, 활성화 에너지가 가장 높은 기준 결함 준위가 나타나는 온도를 기준 온도로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 박막은, 페로브스카이트 층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 준위들의 활성화 에너지는, 아래 <수학식 1>에 의해 계산되는 것을 포함할 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112018116678125-pat00001
(상기 <수학식 1>에서, An은 pre-exponential factor, σn은 capture cross-section. Ea는 활성화 에너지, k는 Boltzmann constant, Tm은 rate window가 고정되었을 때의 최고 온도.)
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 박막의 결함 검사 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 박막의 결함 검사 방법은, 박막을 준비하는 단계, 및 상기 박막과 동종의 기준 박막에 대해서 온도에 따른 결함 준위들에 대한 데이터를 갖는 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하고, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하여, 상기 박막의 결함 여부를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 온도에서 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 것은, 기준 시간 동안 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하기 이전에, 상기 박막에 전압을 인가하여, 상기 박막의 결함 검출 강도 저하를 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 준위들의 활성화 에너지는, 아래 <수학식 1>에 의해 계산되는 것을 포함할 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112018116678125-pat00002
(상기 <수학식 1>에서, An은 pre-exponential factor, σn은 capture cross-section. Ea는 활성화 에너지, k는 Boltzmann constant, Tm은 rate window가 고정되었을 때의 최고 온도.)
일 실시 예에 따르면, 상기 박막은 페로브스카이트 층이고, 상기 기준 온도는 300 K인 것을 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 박막의 결함 검사 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 박막의 결함 검사 장치는, 박막이 제공되는 지지대, 상기 박막과 동종의 기준 박막에 대해서 온도에 따른 결함 준위들에 대한 데이터를 갖는 데이터베이스, 상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하는 제어부, 상기 박막과 접촉하여, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 제1 및 제2 프로브 전극을 포함하는 결함 측정부, 및 상기 커패시턴스 값의 변화를 통해 상기 박막의 결함 여부를 판단하는 결함 검출부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 박막은, 기판 상에 투명 전극, 상기 투명 전극 상에 광 전극, 및 상기 광 전극 상에 페로브스카이트 층이 차례로 적층된 태양 전지에서, 상기 페로브스카이트 층일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페로브스카이트 층 상에 제1 테스트 패드 및 상기 투명 전극 상에 제2 테스트 패드가 제공되고, 상기 결함 측정부의 상기 제1 프로브 전극 및 상기 제1 테스트 패드가 쇼트키(Schottky) 접촉하고, 상기 결함 측정부의 상기 제2 프로브 전극 및 상기 제2 테스트 패드가 오믹(Ohmic) 접촉할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 지지대는 이동 가능한 스테이지 상에 배치되고, 상기 스테이지의 이동에 의해 상기 지지대가 상기 결함 측정부로 이동되어, 상기 박막의 결함이 측정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 박막의 결함 검사 장치는, 온도 제어부를 더 포함하되, 상기 온도 제어부는 상기 박막의 결함을 측정하는 동안 온도를 일정하게 유지시켜줄 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기준 박막을 준비하는 단계, 상기 기준 박막에 대해서, 온도에 따른 커패시턴스 값의 변화량을 측정하여, 온도에 따른 결함 준위들을 확인하는 단계, 상기 결함 준위들의 활성화 에너지를 계산하는 단계, 및 상기 결함 준위들 중에서, 활성화 에너지가 가장 높은 기준 결함 준위가 나타나는 온도를 기준 온도로 저장하는 단계를 포함하는 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법이 제공될 수 있다.
이에 따라, 상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하고, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하여, 상기 박막의 결함 여부를 확인하는 단계를 포함하는 박막의 결함 검사 방법이 제공될 수 있다.
또한, 박막이 제공되는 지지대, 상기 데이터베이스, 상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하는 제어부, 상기 박막과 접촉하여, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 제1 및 제2 프로브 전극을 포함하는 결함 측정부, 및 상기 커패시턴스 값의 변화를 통해 상기 박막의 결함 여부를 판단하는 결함 검출부를 포함하는 박막의 결함 검사 장치가 제공될 수 있다.
이에 따라, 종래 박막의 결함 검사 방법보다, 빠르고 정확하게 상기 박막의 결함 검출 포인트를 예측하고, 결함 여부를 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 준위들을 확인하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 결함 준위들의 활성화 에너지를 계산하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 박막의 결함 검출 강도 저하되는 원인을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6(A)는 일 실시 예에 따른 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하기 전 박막의 이온 분포 상태를 보여주는 도면이다.
도 6(B)는 일 실시 예에 따른 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 동안 박막의 이온 분포 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검출 강도 저하를 방지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 태양 전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검사 장치를 이용한 태양 전지의 박막 결함을 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상, 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 준위들을 확인하는 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 결함 준위들의 활성화 에너지를 계산하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기준 박막을 준비할 수 있다(S110). 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 기준 박막은 페로브스카이트 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기준 박막은 태양 전지용 페로브스카이트 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, FAPbI3(formamidinium lead triiodide), MAPbI3(halide 페로브스카이트 material), CH3NH3PbI3, CH3NH3PbBr3, HC(N2)2PbI2, 및 CH3NH3SnI3 - xBrx를 포함하는 페로브스카이트 층 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기준 박막에 대해서, 온도에 따른 커패시턴스 값의 변화량을 측정하여, 온도에 따른 결함 준위들(A1, A2, 및 A3)을 확인할 수 있다(S120). 상기 결함 준위들은 수학식
Figure 112018116678125-pat00003
에 의해 정의되는 rate window로부터 확인될 수 있다. 여기서, τ 는 시상수이며 en -1과 같고, en은 깊은 준위에서의 electron의 emission rate일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 기준 박막은 MAPbI3일 수 있고, 상기 기준 박막에 대해서, 30~350 K의 온도 범위에서 1 K씩 온도를 증가 시키면서 커패시턴스 값의 변화량을 측정할 수 있다. 이에 따라, 상기 온도 범위에서, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들을 확인할 수 있다. 상기 결함 준위들은 페로브스카이트 층에 형성된 깊은 레벨 트랩(deep level trap)일 수 있다.
상기 결함 준위들은 iodide 이온에 의하여 형성될 수 있다. 또는 상기 결함 준위들은 인터스티셜 Pb(interstitial Pb, Pbi) 및 MAI, PbI, IMA, IPb를 포함하는 안티사이트 결함들(antisites defects) 중에서 적어도 어느 하나에 의해 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페로브스카이트 층의 상기 결함 준위들에 의해, 상기 페로브스카이트 층을 포함하는 태양 전지의 효율이 저하될 수 있다. 특히, 전도대(onduction band)에서 상기 결함 준위들의 레벨이 깊을수록, 상기 태양 전지의 효율이 더 저하될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 결함 준위들의 활성화 에너지를 계산할 수 있다(S130). 상기 결함 준위들의 활성화 에너지는, 도 2에 도신된 상기 A1, A2, 및 A3의 스펙트라로부터, 도 3에 도시된 바와 같이 아레니우스 플롯(Arrhenius plot)을 수행하여, 아래 <수학식 1>에 의해 계산될 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112018116678125-pat00004
상기 <수학식 1>에서, An은 pre-exponential factor, σn은 capture cross-section. Ea는 활성화 에너지, k는 Boltzmann constant, Tm은 rate window가 고정되었을 때의 최고 온도일 수 있다.
상기 기준 박막이 MAPbI3인 경우, 상기 <수학식 1>에 의해 계산된 상기 A1, A2, 및 A3의 활성화 에너지는 아래 [표 1]과 같이 정리될 수 있다.
결함 준위 활성화 에너지(Ea) Capture
cross-section(σn)		 Defect
concentration
A1 Ec-0.82 eV 2.47x10-12 cm2 2.39x10-12 cm-3
A2 Ec-0.78 eV 2.39x10-12 cm2
A3 Ec-0.46 eV 8.65x10-16 cm2
상기 [표 1]을 참조하면, 상기 A1의 활성화 에너지는 Ec-0.82 eV이고, 상기 A2 의 활성화 에너지는 Ec-0.78 eV이고, 상기 A3의 활성화 에너지는 Ec-0.46 eV인 것에 따라, 상기 A1의 활성화 에너지가 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 상술된 바와 같이, 페로브스카이트 층을 포함하는 태양 전지에 있어서, 상기 페로브스카이트 층의 전도대에서 상기 결함 준위들의 레벨이 깊을수록 즉, 상기 결함 준위들의 활성화 에너지가 높을수록, 상기 태양 전지의 효율이 더 저하될 수 있다. 다시 말해, 상기 결함 준위들을 고속으로 확인하여, 활성화 에너지가 가장 높은 기준 결함 준위를 포함하는 결함을 사전에 검출하는 것에 의해, 상기 태양 전지의 효율이 저하되는 것을 용이하게 방지할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 A1, A2, 및 A3 중에서, 상기 A1의 활성화 에너지가 가장 큰 것에 의해 상기 A1이 기준 결함 준위가 될 수 있다.
상기 결함 준위들 중에서, 활성화 에너지가 가장 높은 기준 결함 준위가 나타나는 온도를 기준 온도로 저장할 수 있다(S140). 본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이 활성화 에너지가 가장 높은 상기 A1이 기준 결함 준위가 될 수 있고, 상기 A1이 나타나는 온도가 기준 온도로 저장될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 A1이 나타나는 온도는 300 K일 수 있고, 이에 따라, 300 K가 기준 온도로 저장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 기준 온도가 저장된 박막의 결함 검사용 데이터 베이스를 이용해 박막의 결함을 검사할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 박막의 결함 검출 강도 저하되는 원인을 설명하기 위한 회로도이고, 도 6(A)는 일 실시 예에 따른 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하기 전 박막의 이온 분포 상태를 보여주는 도면이고, 도 6(B)는 일 실시 예에 따른 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 동안 박막의 이온 분포 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검출 강도 저하를 방지하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 박막을 준비할 수 있다(S210). 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 박막은 페로브스카이트 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 박막은 태양 전지용 페로브스카이트 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, FAPbI3(formamidinium lead triiodide), MAPbI3(halide 페로브스카이트 material), CH3NH3PbI3, CH3NH3PbBr3, HC(N2)2PbI2, 및 CH3NH3SnI3 - xBrx를 포함하는 페로브스카이트 층 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 박막과 동종의 기준 박막에 대해서 온도에 따른 결함 준위들에 대한 데이터를 갖는 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하고, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하여, 상기 박막의 결함 여부를 확인할 수 있다(S220).
본 발명의 실시 예에 따르면, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하기 이전에, 상기 박막에 전압을 인가하여, 상기 박막의 결함 검출 강도 저하를 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 동안, 상기 박막의 이온 이동(ion migration)에 의해, 직렬 저항(series resistance, Rs)이 변화될 수 있다. 상기 직렬 저항 변화에 의해, 상기 박막의 커패시턴스 값이 변화될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화량을 측정하여, 상기 박막의 상기 결함 준위들을 확인할 수 있는데, 상기 직렬 저항 변화에 의해 상기 박막의 커패시턴스 값이 변화되는 것에 따라, 상기 결함 준위들을 정확히 식별하기 어려울 수 있다. 이는 아래 <수학식 2> 및 <수학식 3>으로 설명될 수 있다.
<수학식 2>
Figure 112018116678125-pat00005
<수학식 3>
Figure 112018116678125-pat00006
상기 <수학식 2> 및 <수학식 3>에서, Cm은 apparent 커패시턴스, ΔCm은 커패시턴스 트랜션트(cpacitance transient)에서 진폭, C는 true depletion 커패시턴스(페로브스카이트 depletion되는 커패시턴스(true)영역), ω는 angular frequency, Rs는 다이오드의 series resistance일 수 있다.
상기 <수학식 2> 및 <수학식 3>을 통해, 상기 직렬 저항 변화에 의해 상기 박막의 커패시턴스 값이 변화되는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 상기 ΔCm 값 및 ΔCm/Cm값이 상기 직렬 저항에 의해 감소되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 박막의 트랩 밀도(trap density)가 감소하는 것과 같은 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상은, 아래 <수학식 4>에 의해 보정될 수 있다.
<수학식 4>
Figure 112018116678125-pat00007
상기 <수학식 4>에서, ωCR2 ≪1일 수 있다.
또한, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 동안, 상기 박막의 이온 이동(ion migration)에 의해, 누설 전류(leakage current)가 발생할 수 있다. 상기 누설 전류에 의해, 상기 박막의 커패시턴스 값이 측정되지 않을 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화량을 측정하여, 상기 박막의 상기 결함 준위들을 확인할 수 있는데, 상기 누설 전류에 의해 상기 박막의 커패시턴스 값이 측정되지 않는 것에 따라, 상기 결함 준위들을 정확히 식별하기 어려울 수 있다. 이는 아래 <수학식 5>로 설명될 수 있다.
<수학식 5>
Figure 112018116678125-pat00008
상기 <수학식 5>에서, R1은 누설 전류일 수 있다.
상기 <수학식 5>의 상기 누설 전류 및 상기 저항들의 관계에 의해, 아레니우스 플롯에 있어서, 시 상수(time constant) 값이 변화할 수 있다. 상기 시 상수 값은 아래 <수학식 6>에 의해 계산될 수 있지만, 상기 <수학식 5>에 따른 상기 누설 전류 및 상기 저항들의 관계에 의해, 아래 <수학식 7>과 같이 변화되어 계산될 수 있다.
<수학식 6>
Figure 112018116678125-pat00009
<수학식 7>
Figure 112018116678125-pat00010
상기 <수학식 7>에 의해 상기 시 상수 값이 계산되는 것에 의해, 상기 박막의 커패시턴스 트랜션트에서 진폭이 변화할 수 있다. 이에 따라, 상기 박막의 상기 결함 준위들을 정확히 식별하기 어려울 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하기 이전에, 상기 박막에 전압을 인가할 수 있고, 이에 따라, 상기 박막의 결함 검출 강도 저하를 용이하게 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 박막은 MAPbI3일 수 있고, 상술된 바와 같이, 상기 결함 준위들은 iodide 이온에 의하여 형성될 수 있다. 또는 상기 결함 준위들은 상기 인터스티셜 Pb 및 상기 안티사이트 결함들 중에서 적어도 어느 하나에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도 6(A)에 도시된 바와 같이, 상기 iodide 이온, 상기 인터스티셜 Pb, 및 상기 안티사이트 결함들에 의해, 상기 박막에 (-)이온 및 (+)이온이 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 동안, 상기 박막의 이온이 이동하여 분극 현상이 발생될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 이온 이동에 의해, Pb 베이컨시(Pb vacancy)가 형성될 수 있고, 이에 따라, S220 단계에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는데 있어, 상기 커패시턴스 값이 왜곡될 수 있고, 이에 따라, 상기 박막의 결함 여부를 정확하게 판단하기 어려울 수 있다
하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, C-t 측정 구간(Ⅳ)에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하기 이전에, Ion recombination 구간(Ⅰ), Steady status 구간(Ⅱ), 및 Filling pulse 구간(Ⅲ)을 포함하도록 상기 박막에 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 박막의 결함 검출 강도 저하를 방지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 전압은 스텝 펄스(step pulse)로 인가될 수 있다. 상기 박막에 상기 전압이 스텝 펄스로 인가되는 것은, 역방향 바이어스(reverse bias)가 인가되기 전에, 프리-펄스(pre-pulse)로 정의되는 (+)펄스 및 (-)펄스가 인가되는 것을 포함할 수 있다.
이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, Ion recombination 구간(Ⅰ)이 형성될 수 있고, 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는데 있어, 상기 직렬 저항 변화에 의해 상기 박막의 커패시턴스 값이 변화되는 것을 방지할 수 있다. 다시 말해, 상기 Ion recombination 구간(Ⅰ)에서, 상기 (-)이온 및 상기 (+)이온 사이의 거리를 단축시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 박막의 계면으로 (-)이온 및 (+)이온이 이동되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는데 있어, 상기 누설 전류에 의해, 상기 박막의 커패시턴스 값이 측정되지 않는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는데 있어서, 상기 박막의 결함 검출 강도가 저하되지 않고 연속적으로 상기 박막의 결함을 검사할 수 있다.
이후, S220 단계에서 상술된 바와 같이, 상기 박막과 동종의 기준 박막에 대해서 온도에 따른 결함 준위들에 대한 데이터를 갖는 상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인할 수 있다. 상기 결함 준위들의 활성화 에너지는, 상기 <수학식 1>에 의해 계산될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 A1의 활성화 에너지가 가장 높은 것에 따라, 상기 A1이 상기 기준 결함 준위가 되는 경우, 상기 A1이 나타나는 온도인 300 K가 기준 온도가 될 수 있다. 따라서, 300 K에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하여, 상기 박막의 결함 여부를 판단할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사 방법을 이용해, 상기 박막의 결함 검출 포인트(Ⅴ)를 예측할 수 있다. 이를 위해, 상기 기준 온도인 300 K에서, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 A1의 스펙트라로부터 아레니우스 플롯을 수행하여 상기 데이터베이스로 저장될 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 데이터베이스의 선 형(linear) 아레니우스 플롯에 의해 상기 박막의 상기 결함 검출 포인트(Ⅴ)를 용이하게 예측할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 결함 검출 포인트(Ⅴ)를 예측하는데 소요되는 시간은, 종래 박막의 결함 검사 방법에 소요되는 시간보다 짧을 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 기준 온도인 300 K에서, 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화는 기준 시간 동안 측정될 수 있다. 한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 데이터 베이스를 이용하는 것에 의해, 상기 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 결함 준위를 확인하는 단계를 수행하지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 결함 검사 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 태양 전지를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검사 장치를 이용한 태양 전지의 박막 결함을 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 박막이 제공되는 지지대(100), 상기 박막과 동종의 기준 박막에 대해서 온도에 따른 결함 준위들에 대한 데이터를 갖는 데이터베이스, 상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하는 제어부(200), 및 상기 박막과 접촉하여, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 제1 및 제2 프로브 전극(310 및 320)을 포함하는 결함 측정부(300), 및 상기 커패시턴스 값의 변화를 통해 상기 박막의 결함 여부를 판단하는 결함 검출부(400)를 포함하는 박막의 결함 검사 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 박막의 결함 검사 장치는, 온도 제어부(500)를 더 포함하되, 상기 온도 제어부(500)는 상기 박막의 결함을 측정하는 동안 온도를 일정하게 유지시켜줄 수 있다. 다시 말해, 상기 온도 제어부(500)에 의해 항온 분위기가 유지될 수 있고, 이에 따라, 상기 박막의 결함을 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 지지대(100)는 이동 가능한 스테이지 상에 배치되고, 상기 스테이지의 이동에 의해 상기 지지대(100)가 상기 결함 측정부(300)로 이동되어, 상기 박막의 결함이 측정될 수 있다. 다시 말해, 상기 박막이 형성된 직후에 상기 결함 측정부(300)로 이동되어, 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 일련의 공정이 수행될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 결함 측정부(300)로 이동된 상기 박막은, 기판(110) 상에 투명 전극(120), 상기 투명 전극(120) 상에 광 전극(130), 및 상기 광 전극(130) 상에 페로브스카이트 층(140)이 차례로 적층된 태양 전지에서, 상기 페로브스카이트 층(140)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(110)은 유리 기판일 수 있고, 상기 투명 전극(120)은 FTO(Fluorine doped Tin Oxide) 박막일 수 있고, 상기 광 전극은 TiO2 박막일 수 있다. 이에 따라, 상기 태양 전지는, 유리 기판 상에 FTO 박막, 상기 FTO 박막 상에 TiO2 박막, 상기 TiO2 박막 상에 상기 페로브스카이트 층이 차례로 적층된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 페로브스카이트 층(140) 상에 제1 테스트 패드(210) 및 상기 투명 전극(120) 상에 제2 테스트 패드(220)가 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 광학 카메라를 이용해, 상기 제1 테스트 패드(210) 및 상기 제2 테스트 패드(220)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 페로브스카이트 층(140) 상에 제1 테스트 패드(210) 및 상기 투명 전극(120) 상에 제2 테스트 패드(220)가 정확하게 제공될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 결함 측정부(300)의 상기 제1 프로브 전극(310) 및 상기 제1 테스트 패드(210)가 쇼트키(Schottky) 접촉하고, 상기 결함 측정부(300)의 상기 제2 프로브 전극(320) 및 상기 제2 테스트 패드(220)가 오믹(Ohmic) 접촉할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 프로브 전극(310 및 320)은 면(面) 형으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 박막에 충격을 주지 않으면서, 상기 제1 프로브 전극(310) 및 상기 제1 테스트 패드(210) 간에 용이하게 쇼트키(Schottky) 접촉이 형성되고, 상기 제2 프로브 전극(320) 및 상기 제2 테스트 패드(220) 간에 용이하게 오믹(Ohmic) 접촉이 형성될 수 있다.
반면에, 본 발명의 실시 예와는 달리, 종래의 침(針) 형 프로브 전극이 상기 제1 및 제2 테스트 패드(210 및 220)와 접촉하는 경우, 상기 박막에 충격을 줄 수 있다. 또한, 상기 침 형 프로브 전극과 상기 제1 및 제2 테스트 패드(210 및 220) 사이의 접촉 불량으로 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화 측정이 정확하지 않을 수 있다.
하지만, 상술된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 면 형의 상기 제1 및 제2 프로브 전극(310 및 320)이 제공될 수 있고, 이에 따라, 상기 박막에 충격을 주지 않으면서, 상기 제1 프로브 전극(310) 및 상기 제1 테스트 패드(210), 그리고 상기 제2 프로브 전극(320) 및 상기 제2 테스트 패드(220) 간에 용이하게 접촉이 형성되어, 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 정확하게 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 프로브 전극(310 및 320)은 Au 또는 Al 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 결함 측정부(300)로 이동된 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 통해, 상기 결함 검출부(400)에서 상기 박막의 결함 여부를 판단할 수 있다. 상기 제어부(200)의 상기 데이터베이스는, 활성화 에너지가 가장 큰 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에 대한 정보를 포함할 수 있고, 이에 따라, 상기 데이터베이스의 선 형 아레니우스 플롯에 의해 상기 박막의 상기 결함 검출 포인트(Ⅴ)를 용이하게 예측할 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 데이터베이스를 이용하는 경우, 종래 박막의 결함 검사 방법보다 빠르고 정확하게 상기 박막의 상기 결함 검출 포인트(Ⅴ)를 예측할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그를 포함하는 박막의 결함 검사 장치에 대해 상세히 설명하였다. 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 지지대
110: 기판
120: 투명 전극
130: 광 전극
140: 페로브스카이트 층
200: 제어부
210: 제1 테스트 패드
220: 제2 테스트 패드
300: 결함 측정부
310: 제1 프로브 전극
320: 제2 프로브 전극
400: 결함 검출부
500: 온도 제어부
Ⅰ: Ion recombination 구간
Ⅱ: Steady status 구간
Ⅲ: Filling pulse 구간
Ⅳ: C-t 측정 구간
Ⅴ: 결함 검출 포인트

Claims (13)

  1. 기준 박막을 준비하는 단계;
    상기 기준 박막에 대해서, 온도에 따른 커패시턴스 값의 변화량을 측정하여, 온도에 따른 결함 준위들을 확인하는 단계;
    상기 결함 준위들의 활성화 에너지를 계산하는 단계; 및
    상기 결함 준위들 중에서, 활성화 에너지가 가장 높은 기준 결함 준위가 나타나는 온도를 기준 온도로 저장하는 단계를 포함하는 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 박막은, 페로브스카이트 층을 포함하는 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 결함 준위들의 활성화 에너지는, 아래 <수학식 1>에 의해 계산되는 것을 포함하는 박막의 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112018116678125-pat00011

    (상기 <수학식 1>에서, An은 pre-exponential factor, σn은 capture cross-section. Ea는 활성화 에너지, k는 Boltzmann constant, Tm은 rate window가 고정되었을 때의 최고 온도.)
  4. 박막을 준비하는 단계; 및
    상기 박막과 동종의 기준 박막에 대해서 온도에 따른 결함 준위들에 대한 데이터를 갖는 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하고, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하여, 상기 박막의 결함 여부를 확인하는 단계를 포함하는 박막의 결함 검사 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기준 온도에서 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 것은, 기준 시간 동안 수행되는 것을 포함하는 박막의 결함 검사 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하기 이전에, 상기 박막에 전압을 인가하여, 상기 박막의 결함 검출 강도 저하를 방지하는 것을 포함하는 박막의 결함 검사 방법.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 결함 준위들의 활성화 에너지는, 아래 <수학식 1>에 의해 계산되는 것을 포함하는 박막의 결함 검사 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112018116678125-pat00012

    (상기 <수학식 1>에서, An은 pre-exponential factor, σn은 capture cross-section. Ea는 활성화 에너지, k는 Boltzmann constant, Tm은 rate window가 고정되었을 때의 최고 온도.)
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 박막은 페로브스카이트 층이고, 상기 기준 온도는 300 K인 것을 포함하는 박막의 결함 검사 방법.
  9. 박막이 제공되는 지지대;
    상기 박막과 동종의 기준 박막에 대해서 온도에 따른 결함 준위들에 대한 데이터를 갖는 데이터베이스;
    상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 기준 박막의 상기 결함 준위들 중에서 활성화 에너지가 가장 큰 기준 결함 준위를 확인하는 제어부;
    상기 박막과 접촉하여, 상기 기준 결함 준위가 나타나는 기준 온도에서 시간에 따른 상기 박막의 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 제1 및 제2 프로브 전극을 포함하는 결함 측정부; 및
    상기 커패시턴스 값의 변화를 통해 상기 박막의 결함 여부를 판단하는 결함 검출부를 포함하는 박막의 결함 검사 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 박막은, 기판 상에 투명 전극, 상기 투명 전극 상에 광 전극, 및 상기 광 전극 상에 페로브스카이트 층이 차례로 적층된 태양 전지에서, 상기 페로브스카이트 층인 것을 포함하는 박막의 결함 검사 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 페로브스카이트 층 상에 제1 테스트 패드 및 상기 투명 전극 상에 제2 테스트 패드가 제공되고,
    상기 결함 측정부의 상기 제1 프로브 전극 및 상기 제1 테스트 패드가 쇼트키(Schottky) 접촉하고, 상기 결함 측정부의 상기 제2 프로브 전극 및 상기 제2 테스트 패드가 오믹(Ohmic) 접촉하는 것을 포함하는 박막의 결함 검사 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 지지대는 이동 가능한 스테이지 상에 배치되고, 상기 스테이지의 이동에 의해 상기 지지대가 상기 결함 측정부로 이동되어, 상기 박막의 결함이 측정되는 것을 포함하는 박막의 결함 검사 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 박막의 결함 검사 장치는, 온도 제어부를 더 포함하되,
    상기 온도 제어부는 상기 박막의 결함을 측정하는 동안 온도를 일정하게 유지시켜주는 것을 포함하는 박막의 결함 검사 장치.
KR1020180145350A 2017-11-22 2018-11-22 박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치 KR102195923B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170156633 2017-11-22
KR20170156633 2017-11-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190059254A KR20190059254A (ko) 2019-05-30
KR102195923B1 true KR102195923B1 (ko) 2020-12-28

Family

ID=66675439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180145350A KR102195923B1 (ko) 2017-11-22 2018-11-22 박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102195923B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006145971A (ja) 2004-11-22 2006-06-08 Agilent Technol Inc ディスプレイ用回路基板の検査装置および検査方法
KR101292789B1 (ko) 2012-03-02 2013-08-05 한국에너지기술연구원 태양전지모듈 시험 장치 및 방법
KR101646936B1 (ko) 2016-04-06 2016-08-10 (주)세진엔지니어링 기능 확장형 태양광발전 채널별 감시장치를 구비하는 태양광 발전시스템

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101913311B1 (ko) * 2012-04-09 2019-01-15 삼성디스플레이 주식회사 실리콘 박막 측정 방법, 실리콘 박막 결함 검출 방법, 및 실리콘 박막 결함 검출 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006145971A (ja) 2004-11-22 2006-06-08 Agilent Technol Inc ディスプレイ用回路基板の検査装置および検査方法
KR101292789B1 (ko) 2012-03-02 2013-08-05 한국에너지기술연구원 태양전지모듈 시험 장치 및 방법
KR101646936B1 (ko) 2016-04-06 2016-08-10 (주)세진엔지니어링 기능 확장형 태양광발전 채널별 감시장치를 구비하는 태양광 발전시스템

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Science, vol.356, pp.1376-1379 (2017.06.23.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190059254A (ko) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6538462B1 (en) Method for measuring stress induced leakage current and gate dielectric integrity using corona discharge
US20120043989A1 (en) Inspection method and inspection apparatus
JPH076599A (ja) 不揮発性メモリアレイのセルの誘電体層評価方法および不揮発性メモリの試験装置
US7737717B2 (en) Current-voltage-based method for evaluating thin dielectrics based on interface traps
KR102195923B1 (ko) 박막 결함 검사용 데이터베이스의 구축 방법, 그 데이터베이스를 이용한 박막의 결함 검사 방법, 및 그 데이터베이스를 포함하는 박막의 결함 검사 장치
Ingman et al. Localization of dielectric breakdown defects in multilayer ceramic capacitors using 3D X-ray imaging
US20130314093A1 (en) Method and system employing a solution contact for measurement
KR20200055457A (ko) 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법
EP2851696A1 (en) Method for the extraction of recombination characteristics at metallized semiconductor surfaces
TW202139475A (zh) 太陽電池、太陽電池的製造方法及其測定裝置
JP4623807B2 (ja) 半導体素子の電圧計測装置および電圧計測方法
US10983158B2 (en) Method for evaluating crystal defects
CN114695317A (zh) 一种浮置源极接触刻蚀工艺的测试结构以及监控方法
KR101981385B1 (ko) 관통 전극의 결함 측정 방법 및 장치
JP4479344B2 (ja) Ｓｏｉ基板のゲート酸化膜の評価方法
KR20140103518A (ko) 배리어 막의 결함 검출 방법 및 배리어 막의 결함 검출 장치
CN103837808A (zh) 掺杂失效的分析方法
Ciofi et al. Self-controlled constant-current temperature stress for triangular voltage sweep measurements of Cu
Bergmann et al. Solid–liquid interface analysis with in‐situ Rutherford backscattering and electrochemical impedance spectroscopy
CN112420542B (zh) 半导体器件中失效点的定位方法
TWI596823B (zh) 二次電池用中間構造體及二次電池的製造方法
CN117091489B (zh) 一种复合结构的顶膜厚度检测装置及检测方法
JP4735337B2 (ja) 半導体素子の評価方法、ならびに半導体ウェーハの品質評価方法および製造方法
JP2008116226A (ja) 電子部品の特性測定方法とそれに用いる特性測定装置
JP5092857B2 (ja) シリコンウェーハのｇｏｉ評価方法及びｍｏｓ型半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant