Structural and Electrical characterization of CIGS thin films annealed by using RTP method

Abstract

현재 CIGS 박막 증착시 보편적으로 사용되고 있는 3-stage 공정의 후 열처리 공정의 단점을 보완하기 위하여 Co-evaporation 법을 이용하여 soda-lime glass 기판 위에 CuIn1-xGaxSe2 layer를 증착시킨 후 RTP(Rapid Thermal Process) 방법으로 열처리 온도를 변화시키며 단시간 내에 후속 열처리를 하였다. 이때 온도 변화 범위는 200 ~ 500 ℃ 이며, 열처리 온도 조건에 따른 구조적 및 전기적 특성을 조사하였다. 구조적 특성을 조사하기 위하여 CIGS layer의 격자상수와 결정 입자의 크기를 계산하였으며, 전기적 특성을 조사하기 위하여 전하운반자 농도, 비저항, 이동도를 측정하였다. 모든 박막에서 chalcopyrite 구조임을 확인할 수 있었으며, 후속 열처리 온도 증가에 따라 격자상수가 5.683 Å 에서 5.729 Å 으로 증가하는 것을 확인하였고, 결정 입자의 크기는 최대 652.6 nm 까지 증가하였다. 전하운반자 농도는 실온에서 500 ℃ 까지 4.24 × 1019 cm-3 로부터 1.72 × 1021 cm-3으로 증가하였고, 이동도는 5.68 × 102 cm2 / V·s로부터 4.43 cm2 / V·s로 감소하였다. 비저항 값은 열처리 온도 조건에 따라 2.41 × 10-2, 2.39 × 10-2, 1.28 × 10-2, 2.68 × 10-2, 그리고 5.07 × 10-2 Ω·cm이었다.