KR20100126504A - 기판 상에 필름을 증착하는 방법 - Google Patents
기판 상에 필름을 증착하는 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100126504A KR20100126504A KR1020107022907A KR20107022907A KR20100126504A KR 20100126504 A KR20100126504 A KR 20100126504A KR 1020107022907 A KR1020107022907 A KR 1020107022907A KR 20107022907 A KR20107022907 A KR 20107022907A KR 20100126504 A KR20100126504 A KR 20100126504A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- inorganic material
- film
- substrate
- sns
- deposited
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 5
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 3
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910005900 GeTe Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910016001 MoSe Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 claims 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229930000044 secondary metabolite Natural products 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- -1 CdSe Chemical class 0.000 description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 150000003498 tellurium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0623—Sulfides, selenides or tellurides
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
스퍼터 증착 프로세스에 의해 기판 상에 필름을 증착하기 위한 방법이 기재된다 - 스퍼터 증착 프로세스는 직류 스퍼터 증착이고 - 필름은 반도체 특성을 갖는 무기 재료의 적어도 90중량% 로 이루어지고 - 상기 무기 재료 M2 의 상기 필름이 결정 구조로서 직접 증착되어, 상기 증착된 필름의 적어도 50중량% 가 결정 구조를 갖고 - 상기 스퍼터 증착에 이용된 소스 재료 (타겟) 는 상기 무기 재료 M2 의 적어도 80중량% 로 이루어지고 - 상기 무기 재료 M2 는 황, 셀레늄, 및/또는 텔루르, 인듐 및/또는 게르마늄을 포함하는 제 2 급 화합물, 제 3 급 화합물, 및 제 4 급 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
Description
본 발명은, 스퍼터 증착 프로세스에 의해 기판 상에 필름을 증착하는 방법 및 이러한 프로세스로 제조된 전기 디바이스에 관한 것이다.
SnS 는 광전자 디바이스 및 광기전 용도의 태양열 흡수기 (solar absorber) 로서 사용하기에 적절하다고 당업계에 알려져 있다.
"열 증발된 SnS 박막의 광학 특성 (Optical properties of thermally evaporated SnS thin films)" (M.M. El-Nahass, 등의 Optical Materials 20 (2002년) 159-170) 에서, SnS 박막은 태양열 흡수기로서 광전자 디바이스 및 광기전 용도로 사용하기에 적합한 박막을 제조하는 목적으로 다양한 방법 (분사 열분해 (spray pyrolysis), 화학적 증착, 또는 열 증발) 에 의해 제조될 수 있는 것으로 기재되어 있다.
벌크 결정 SnS 재료의 열 증발은 아모르퍼스 필름을 결과로 초래했다. 결정 필름은 200℃ 에서의 아모르퍼스 SnS 필름의 어닐링시에 생성된다.
W. Guang-Pu, 등의 제 1 WCPEC; Dec. 5-9, 1994 년 하와이는 광기전 용도용 RF (radio frequency) 스퍼터링에 의한 SnS 필름에 대한 연구를 기재한다. RF 스퍼터링 (실온에서 350℃ 샘플 온도까지) 은 아모르퍼스 SnS 를 도출한다. 증착 이후에, 400℃ 에서의 어닐링에 의해 결정 SnS 가 형성된다.
M. Y. Versavel, 등의 고체 박막 515 (2007년), 7171-7176 은 Sb2S3 의 RF (radio frequency) 스퍼터링을 기재한다. 증착된 필름은 아모르퍼스이고, 이에 따라, 황 증기 (sulphur vapour) 의 존재하에서 400℃ 에서의 후속 어닐링을 요구한다.
본 발명의 목적은 후속 처리 단계의 필요 없이 직접 증착에 의해 무기 재료의 결정 필름을 제조하기 위한 대안의 프로세스를 제공하는데 있다.
본 발명은 스퍼터 증착 프로세스에 의해 기판 상에 필름을 증착하는 방법을 제공함으로써 상기 목적을 충족시키며, 여기서 스퍼터 증착 프로세스는 직류 스퍼터 증착을 포함하고, 상기 필름은 반도체 특성을 갖는 무기 재료 M2 의 적어도 90중량% 로 이루어지며, 무기 재료 M2 의 필름은 결정 구조로서 직접 증착되어 증착된 필름의 적어도 50중량% 는 결정 구조를 가지며, 상기 스퍼터 증착에 사용되는 소스 재료 (타겟) 는 무기 재료 M2 의 적어도 80중량% 로 이루어진다. 무기 재료 M2 는 황, 셀레늄, 및/또는 텔루르를 포함하는 제 2 급 화합물, 제 3 급 화합물, 및 제 4 급 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
직류 스퍼터 증착을 통해서, 종래 기술에 의해서는 결정 구조로서 직접 증착될 수 없었던 무기 재료가 이제 증착될 수 있고, 결정 구조가 달성되었다. 이는, 상승된 온도에서 어닐링과 같은 후속 단계가 생략될 수도 있는 이점을 야기한다.
RF 스퍼터 프로세스 및/또는 펄스화된 스퍼터 프로세스 (펄스화된 DC 스퍼터링) 에 의해 직접 스퍼터 증착 프로세스가 오버레이될 수도 있다.
바람직한 실시형태에서, 무기 재료 M2 는 SnS, Sb2S3, Bi2S3, 및 다른 반도전성 황화물, 셀렌화물, 텔루르 화합물, 예를 들어, CdSe, In2S3, In2Se3, SnS, SnSe, PbS, PbSe, MoSe2, GeTe, Bi2Te3, 또는 Sb2Te3; Cu, Sb 및 S (또는 Se, Te) 의 화합물 (예를 들어, CuSbS2, Cu2SnS3, CuSbSe2, Cu2SnSe3); Pb, Sb, 및 S (또는 Se, 또는 Te) 의 화합물 (예를 들어, PbSnS3, PbSnSe3) 의 그룹으로부터 선택된다. 이러한 방법을 통해서, 박막 광기전에 사용되는 흡수층은 기판 상에 직접 증착될 수 있다.
무기 재료 M2 는 SnS, Sb2S3, Bi2S3, SnSe, Sb2Se3, Bi2Se3, Sb2Te3 또는 그 조합 (예를 들어, Snx(Sb,Bi)y(S,Se,Te)z) 인 것이 바람직하다. 이러한 재료는 아직까지 대부분의 결정 구조를 생성하는 스퍼터링 방법에 의해 직접 증착되는 것으로 보고되어 있지 않다.
다른 실시형태에서, 무기 재료 M2 는 SnS, Bi2S3 또는 SnS 와 Bi2S3 의 조합 (예를 들어, (SnS)x(Bi2S3)y) 의 그룹으로부터 선택된다.
특히, 결정 구조가 (하젠버가이트 (Herzenbergite) 와 같은) 사방정계 (orthorhombic) 인 것이 요구되는 경우의 SnS 에 대해서는, 이 방법이 유리하다. 이전에는, 고도 결정 형태로 SnS 를 직접 증착하는 것은 불가능했지만, 후속 어닐링에 의해 처리되어야만 했다.
다른 실시형태에서, 증착 시간의 적어도 90% 동안은, 기판의 온도 T1 은 200℃ 미만으로 유지된다. 이는, 상승된 온도에서 용융되고, 분해되고 또는 변형될 수도 있는 기판조차도 이러한 무기 재료로 코팅될 수 있다는 이점을 가져온다.
온도 T1 이 100℃ 미만으로 유지되는 경우, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리머 재료로도 코팅될 수 있다.
이러한 방법을 통해서, 온도 T1 은 60℃ 미만으로 유지되고, 코팅된 필름은 여전히 결정체이다.
무기 재료 M2 의 필름이 적어도 60㎚/min (1㎚/s) 의 증착 속도로 증착되도록, 프로세스 파라미터 (t (시간), T (온도), p (압력), P (전력), U (전압), ...) 가 설정되는 것이 바람직하다. 무기 재료가 DC 스퍼터링에 의해 증착되는 경우, 결정 층을 여전히 생성하면서 매우 높은 증착 속도가 달성될 수 있도록 파라미터들이 설정될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 무기 재료 M2 를 포함하는 필름의 증착 이전에, 무기 재료 M1 의 다른 층이 증착되었다.
무기 재료 M1 는 금속 또는 도전성 산화물의 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하고, 여기서, 흡수층의 배면 접촉 (backside contacting) 이 발생될 수 있다.
무기 재료 M1 은 스퍼터 증착법에 의해 증착되는 것이 바람직하다. 이러한 증착 방법을 통해서, M1 및 M2 의 층들은 진공의 중간 파괴 없이 기판 상에 증착될 수 있다.
다른 실시형태에서, 기판은 세라믹스, 유리, 폴리머, 및 플라스틱의 그룹으로부터 선택된다. 이러한 재료는 시트 (예를 들어, 포일, 직포, 부직포, 페이퍼, 티슈), 섬유, 튜브 또는 다른 변형물로서 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 전술한 방법들 중 하나의 방법으로부터 초래되는 생성물이다.
본 발명의 또 다른 양태는 전술한 방법들 중 하나의 방법으로부터 초래되는 생성물을 포함하는 태양 전지 또는 펠티에 소자와 같은 에너지 변환 전지이다.
에너지 변환 전지 (광기전 전지 또는 펠티에 소자) 는, 흡수층이 전술한 방법들 중 하나의 방법에 의해 증착된, 흡수층을 포함하는 것이 바람직하다.
펠티에 소자에 대한 일 실시형태에서, 제 2 급 텔루르 화합물 또는 제 3 급 텔루르 화합물 (예를 들어, Bi2Te3) 이 이용된다.
도 1 은 유리 기판 상에 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 것과 같은 SnS 결정 박막의 XRD 데이터를 나타낸다.
도 2 는 폴리 프로필렌 (PP) 기판 상에 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 것과 같은 SnS 결정 박막의 XRD 데이터를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 SnS 박막의 흡수를 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 SnS 박막의 전류 전압 특징 (I/V 특징) 을 나타낸다.
도 2 는 폴리 프로필렌 (PP) 기판 상에 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 것과 같은 SnS 결정 박막의 XRD 데이터를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 SnS 박막의 흡수를 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 SnS 박막의 전류 전압 특징 (I/V 특징) 을 나타낸다.
이하, 본 발명을 수행하기 위한 바람직한 실시형태가 설명된다.
3 개 상이한 재료 (M1, M2, M3) 까지가 스퍼터링에 의해 증착되었다. M1 은 금속이고, M2 는 무기 광기전 흡수 재료이고, M3 는 투명 도전성 재료이다.
관련 파라미터에 대한 바람직한 프로세스 윈도우는 표 1 에 요약되어 있다. 본 명세서에서 기판은 이하와 같이 약기된다: BSG (boron silicate glass), 유리 (일반적인 오브젝트 캐리어 유리), PP (폴리 프로필렌), PE (폴리 에틸렌), Fe (스테인레스 강판), Cu (구리판), Al (알루미늄 포일). 선택된 스퍼터 기술은 펄싱을 가지는 또는 가지지 않는 DC 스퍼터링이다. 사용되는 타겟은 각각의 분말 (예를 들어, SnS, Bi2S3, Sb2S3, 또는 그 혼합물) 의 HIP (hot isostatic pressing) 에 의해 형성된다. 약 3mol% 의 농도의 가압 보조제 (pressing aid) 로서 황이 이용될 수 있다.
선택된 값을 갖는 7 개의 상이한 실시예 (실시예 1 내지 실시예 7) 가 표 2 에 요약된다. 실시예 1, 2, 3, 4, 6, 및 7 에서, 기판상에 단일층이 증착되었고, 반면에, 실시예 5 에서는, 3 개의 층 Mo/SnS/ZnO:Al 의 적층체가 증착되었다. 다음으로, 광기전 전지용으로 사용되는 것과 같은 인접하는 접촉층을 갖는 흡수층을 형성하기 위해 이러한 층이 증착되었다. 먼저, Mo 는 후면 콘택트로서 유리 상에 증착되고, 그후, SnS 가 증착되며, 마지막으로 ZnO:Al 가 증착된다. ZnO:Al 는 투명 접촉 산화물 (TCO) 로서 이용되고, 여기서 ZnO 는 ZnO:Al 타겟으로부터 DC 스퍼터 기술에 의해 스퍼터링된 1-2중량% Al 로 도핑되어 있다.
모든 3 개의 층은 기본적으로 동일한 조건이지만 상이한 스퍼터 장비로 DC 스퍼터 증착법에 의해 증착된다. 진공을 중간에 파괴하지 않고서 하나의 장비로부터 다른 장비로 샘플이 이동하였다. 따라서, 새롭게 증착된 층은 분위기에 노출되는 것이 회피될 수 있어, 후속 스퍼터 프로세스에 바람직하다.
표 1 및 표 2 에 열거된 파라미터 (t, T, p, P, U, ...) 는 무기 재료 M2 의 스퍼터링을 지칭한다. 재료 M1 및 M3 의 스퍼터 증착용 스퍼터 파라미터는, 이러한 기술이 당업계에 잘 공지되어 있기 때문에, 열거되지 않는다. 대안적으로, 중간층은 (무기 재료 M2 를 포함하는) 흡수층 및 (무기 재료 M1 또는 M3 를 포함하는) 접촉층 사이에 있다.
실시예 6 을 제외한 모든 실시예는 고도의 결정 층을 야기한다.
도 1 은 유리 기판 상에 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 것과 같은 SnS 결정 박막의 XRD 데이터를 나타낸다 (실시예 1). 현저한 피크 (040) 는, 증착된 SnS 층이 고도의 결정체이고 단지 하나의 (040)-피크의 존재로 나타낸 기판 표면에 평행한 바람직한 배향을 갖는다는 것을 나타낸다.
도 2 는 PP 기판 상에 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 것과 같은 SnS 결장체 박막의 XRD 데이터를 나타낸다 (실시예 2). 도 1 과 비교하여, 도 2 에 나타난 데이터는 더욱 고도의 결정 층을 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 증착된 SnS 박막의 흡수를 나타낸다 (실시예 1). 단지 1㎛ 의 두께를 갖는 SnS 층은 60% 이상의 흡수율을 나타냈다. SnS 의 밴드갭 (1.2eV) 을 초과하는 에너지에 대한 흡수 계수는 105/cm 를 초과한다.
n-층으로서 SnS 를 갖는 다이오드 및 ZnO:Al 를 갖는 다이오드가 준비되어 있다. 도 4 는, 태양 전지용 통상적인 특징인, 이렇게 준비된 다이오드의 전류 전압 특징 (I/V 특징) 을 나타낸다.
Claims (16)
- 스퍼터 증착 프로세스에 의해 기판 상에 필름을 증착하는 방법으로서,
- 상기 스퍼터 증착 프로세스는 직류 스퍼터 증착을 포함하고,
- 상기 필름은 반도체 특성을 갖는 무기 재료 M2 의 적어도 90중량% 로 이루어지고,
- 상기 무기 재료 M2 의 상기 필름이 결정 구조로서 직접 증착되어, 상기 증착된 필름의 적어도 50중량% 가 결정 구조를 갖고,
- 상기 스퍼터 증착에 이용된 소스 재료 (타겟) 는 상기 무기 재료 M2 의 적어도 80중량% 로 이루어지고,
- 상기 무기 재료 M2 는 황, 셀레늄, 및/또는 텔루르를 포함하는 제 2 급 염, 제 3 급 염, 및 제 4 급 염을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기 재료 M2 는 SnS, Sb2S3, Bi2S3, CdSe, In2S3, In2Se3, SnS, SnSe, PbS, PbSe, MoSe2, GeTe, Bi2Te3, 또는 Sb2Te3; Cu, Sb, 및 S (또는 Se, Te) 의 화합물 (예를 들어, CuSbS2, Cu2SnS3, CuSbSe2, Cu2SnSe3); Pb, Sb, 및 S (또는 Se, 또는 Te) 의 화합물 (예를 들어, PbSnS3, PbSnSe3) 또는 그 조합의 그룹으로부터 선택되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 무기 재료 M2 는 SnS, Sb2S3, Bi2S3, SnSe, Sb2Se3, Bi2Se3, Sb2Te3, 또는 그 조합인, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 무기 재료 M2 는 SnS, Bi2S3, 또는 그 조합의 그룹으로부터 선택되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 무기 재료 M2 는 SnS 이고,
상기 결정 구조는 사방정계 (orthorhombic) 인, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 증착 시간의 적어도 90% 동안,
상기 기판의 온도 T1 는 200℃ 미만으로 유지되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 온도 T1 는 100℃ 미만으로 유지되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 온도 T1 은 60℃ 미만으로 유지되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기 재료 M2 의 상기 필름이 적어도 60 nm/min (1 nm/s) 의 증착 속도로 증착되도록, 프로세스 파라미터 (t, T, p, P, U, ...) 가 설정되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 필름의 증착 이전에, 무기 재료 M1 의 다른 층이 증착되어 있는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 무기 재료 M1 은 금속 또는 도전성 산화물의 그룹으로부터 선택되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 무기 재료 M1 은 스퍼터 증착법에 의해 증착되어 있는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 세라믹, 유리, 폴리머, 플라스틱의 그룹으로부터 선택되는, 기판 상에 필름을 증착하는 방법. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 상에 필름을 증착하는 방법으로부터 획득되는, 제조물.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 상에 필름을 증착하는 방법으로부터 획득되는 제조물을 포함하는, 태양 전지.
- 흡수층을 포함하고,
상기 흡수층이 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 상에 필름을 증착하는 방법에 의해 증착되는, 태양 전지.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA416/2008 | 2008-03-14 | ||
| AT4162008 | 2008-03-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100126504A true KR20100126504A (ko) | 2010-12-01 |
Family
ID=40612970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020107022907A KR20100126504A (ko) | 2008-03-14 | 2009-03-02 | 기판 상에 필름을 증착하는 방법 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110000541A1 (ko) |
| EP (1) | EP2255022A2 (ko) |
| JP (1) | JP2011513595A (ko) |
| KR (1) | KR20100126504A (ko) |
| CN (1) | CN101983254A (ko) |
| AU (1) | AU2009224841B2 (ko) |
| BR (1) | BRPI0909342A2 (ko) |
| TW (1) | TWI397601B (ko) |
| WO (1) | WO2009112388A2 (ko) |
| ZA (1) | ZA201006895B (ko) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009031302A1 (de) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | O-Flexx Technologies Gmbh | Verfahren zur Herstellung von thermoelektrischen Schichten |
| JP6354205B2 (ja) * | 2013-10-22 | 2018-07-11 | 住友金属鉱山株式会社 | 硫化スズ焼結体およびその製造方法 |
| CN103882383B (zh) * | 2014-01-03 | 2016-01-20 | 华东师范大学 | 一种脉冲激光沉积制备Sb2Te3薄膜的方法 |
| KR101765987B1 (ko) * | 2014-01-22 | 2017-08-08 | 한양대학교 산학협력단 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| KR101503043B1 (ko) | 2014-04-14 | 2015-03-25 | 한국에너지기술연구원 | 박막 태양전지의 광흡수층의 제조방법 및 이를 이용한 박막 태양전지 |
| CN104638036B (zh) * | 2014-05-28 | 2017-11-10 | 武汉光电工业技术研究院有限公司 | 高光响应近红外光电探测器 |
| CN104152856B (zh) * | 2014-07-11 | 2017-05-31 | 西南交通大学 | 一种磁控溅射法制备Bi2Se3薄膜的方法 |
| CN105390373B (zh) * | 2015-10-27 | 2018-02-06 | 合肥工业大学 | 一种铜锑硫太阳能电池光吸收层薄膜的制备方法 |
| CN106040263B (zh) * | 2016-05-23 | 2018-08-24 | 中南大学 | 一种贵金属纳米晶负载CuSbS2纳米晶的制备方法 |
| CN110203971B (zh) * | 2019-05-10 | 2021-10-29 | 金陵科技学院 | 一种CuSbS2纳米颗粒及其制备方法、应用 |
| CN110172735B (zh) * | 2019-05-10 | 2021-02-23 | 浙江师范大学 | 一种单晶硒化锡热电薄膜及其制备方法 |
| CN111705297B (zh) * | 2020-06-12 | 2021-07-06 | 大连理工大学 | 高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜及其制备方法 |
| JP2022003675A (ja) * | 2020-06-23 | 2022-01-11 | 国立大学法人東北大学 | ｎ型ＳｎＳ薄膜、光電変換素子、太陽光電池、ｎ型ＳｎＳ薄膜の製造方法、およびｎ型ＳｎＳ薄膜の製造装置 |
| CN112481593B (zh) * | 2020-11-24 | 2024-01-26 | 福建师范大学 | 一种气固反应制备太阳能电池吸收层四硫化锑三铜薄膜的方法 |
| CN114933330A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-23 | 宁波大学 | 一种富Sb的二元相变神经元基质材料及其制备方法 |
| CN114937560B (zh) * | 2022-06-08 | 2023-01-24 | 河南农业大学 | 一种基于二维材料的全固态柔性超级电容器及其制备方法 |
| CN115161610B (zh) * | 2022-09-07 | 2023-04-07 | 合肥工业大学 | 一种铜锑硒太阳能电池光吸收层薄膜的制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3988232A (en) * | 1974-06-25 | 1976-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of making crystal films |
| US4033843A (en) * | 1976-05-27 | 1977-07-05 | General Dynamics Corporation | Simple method of preparing structurally high quality PbSnTe films |
| JPH08144044A (ja) * | 1994-11-18 | 1996-06-04 | Nisshin Steel Co Ltd | 硫化スズ膜の製造方法 |
| US6730928B2 (en) * | 2001-05-09 | 2004-05-04 | Science Applications International Corporation | Phase change switches and circuits coupling to electromagnetic waves containing phase change switches |
| US7364644B2 (en) * | 2002-08-29 | 2008-04-29 | Micron Technology, Inc. | Silver selenide film stoichiometry and morphology control in sputter deposition |
| KR100632948B1 (ko) * | 2004-08-06 | 2006-10-11 | 삼성전자주식회사 | 칼코겐화합물 스퍼터링 형성 방법 및 이를 이용한 상변화 기억 소자 형성 방법 |
| US20070099332A1 (en) * | 2005-07-07 | 2007-05-03 | Honeywell International Inc. | Chalcogenide PVD components and methods of formation |
| US9105776B2 (en) * | 2006-05-15 | 2015-08-11 | Stion Corporation | Method and structure for thin film photovoltaic materials using semiconductor materials |
| US8500963B2 (en) * | 2006-10-26 | 2013-08-06 | Applied Materials, Inc. | Sputtering of thermally resistive materials including metal chalcogenides |
| JP4965524B2 (ja) * | 2008-07-18 | 2012-07-04 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
-
2009
- 2009-02-09 TW TW098104068A patent/TWI397601B/zh not_active IP Right Cessation
- 2009-03-02 CN CN2009801099172A patent/CN101983254A/zh active Pending
- 2009-03-02 WO PCT/EP2009/052433 patent/WO2009112388A2/en active Application Filing
- 2009-03-02 BR BRPI0909342A patent/BRPI0909342A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2009-03-02 US US12/919,794 patent/US20110000541A1/en not_active Abandoned
- 2009-03-02 KR KR1020107022907A patent/KR20100126504A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-03-02 AU AU2009224841A patent/AU2009224841B2/en not_active Ceased
- 2009-03-02 JP JP2010550130A patent/JP2011513595A/ja not_active Ceased
- 2009-03-02 EP EP09719539A patent/EP2255022A2/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-09-28 ZA ZA2010/06895A patent/ZA201006895B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2255022A2 (en) | 2010-12-01 |
| BRPI0909342A2 (pt) | 2019-02-26 |
| CN101983254A (zh) | 2011-03-02 |
| WO2009112388A3 (en) | 2009-12-30 |
| JP2011513595A (ja) | 2011-04-28 |
| TW200940732A (en) | 2009-10-01 |
| ZA201006895B (en) | 2012-01-25 |
| US20110000541A1 (en) | 2011-01-06 |
| AU2009224841B2 (en) | 2013-10-24 |
| TWI397601B (zh) | 2013-06-01 |
| WO2009112388A2 (en) | 2009-09-17 |
| AU2009224841A1 (en) | 2009-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20100126504A (ko) | 기판 상에 필름을 증착하는 방법 | |
| JP5748787B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| Razykov et al. | Growth and characterization of Sb2Se3 thin films for solar cells | |
| TW201140738A (en) | Roll-to-roll evaporation system and method to manufacture group IBIIIAVIA photovoltaics | |
| Lu et al. | In situ investigation of interfacial properties of Sb2Se3 heterojunctions | |
| CN102206801A (zh) | 基于碲化镉的薄膜光伏器件所用的导电透明氧化物膜层的形成方法 | |
| US20130109124A1 (en) | Methods of making a transparent layer and a photovoltaic device | |
| Purohit et al. | Thermal evolution of physical properties of evaporated CdS thin films for perovskite solar cell applications | |
| US20150037927A1 (en) | Method for producing the pentanary compound semiconductor cztsse doped with sodium | |
| Yunos et al. | Annealing and light effect on structural and electrical properties of thermally evaporated Cu2SnSe3 thin films | |
| Calixto-Rodriguez et al. | A comparative study of the physical properties of Sb2S3 thin films treated with N2 AC plasma and thermal annealing in N2 | |
| KR101656842B1 (ko) | 태양전지용 CZTS/CZTSe계 박막 및 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 CZTS/CZTSe계 박막 | |
| KR20150035298A (ko) | Czts계 태양전지의 박막 제조방법 및 이로부터 제조된 태양전지 | |
| Hanket et al. | Pilot-scale manufacture of Cu (InGa) Se/sub 2/films on a flexible polymer substrate | |
| US20160071989A1 (en) | Laminate and thin-film solar cell comprising same | |
| US8563125B2 (en) | Phyllosilicate composites containing MICA | |
| US20120196131A1 (en) | Assembly for fabricating a structure having a crystalline film, method of making the assembly, crystalline film structure produced by the assembly and crystalline films | |
| WO2021032947A1 (en) | Method and composition | |
| Yunos et al. | X-Ray Diffraction analysis of thermally evaporated copper tin selenide thin films at different annealing temperature | |
| KR101710936B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| Salavei et al. | Flexible CdTe solar cells by a low temperature process on ITO/ZnO coated polymers | |
| Yunos et al. | X-ray diffraction analysis of thermally evaporated copper tin selenide thin films at different annealing temperature | |
| KR20190010483A (ko) | Cigs 박막 태양전지의 제조방법 및 이의 방법으로 제조된 cigs 박막 태양전지 | |
| KR100833517B1 (ko) | 광전 물질 및 그의 제조 방법 | |
| Ibrahim | Structure and electronic properties of evaporated thin films of lead sulfide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |