화학 증기 수송방법을 이용한 Mo 박막의 제조

Abstract

본 연구는 몰리브덴 삼산화분말(MoO3 powder)의 수소환원(Hydrogen reduction) 중에 발생하는 강한 휘발성의 기상(gas phase)인 MoO3(OH)2의 화학증기수송(chemical vapor transport)을 이용한 금속 몰리브덴(Mo) 박막의 제조와 태양전지의 후면전극으로서의 전기적 특성 평가에 관한 것이다. 금속 몰리브덴은 금(Au), 니켈(Ni), 은(Ag) 등의 금속과 함께 Cu(InGa)Se2(CIGS) 박막의 전극 물질로 활발히 연구되고 있으며, 또한 CIGS 광흡수막을 제조 시에 고온 공정을 필요로 하기 때문에 박막 내부로 확산될 가능성이 적어 각광받고 있다. 또한 CIGS 박막 태양전지의 후면전극으로 사용되기 위해서는 높은 융점과 낮은 옴 접촉(ohmic contact) 및 셀레늄(Se) 분위기에서의 고온에 대한 안정성이 요구되므로 현재는 몰리브덴 금속이 CIGS 박막 태양전지의 주된 후면전극의 재료로 각광 받고 있으며 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 몰리브덴 박막의 증착을 위해 많은 증착 방법이 적용되고 있다. 화학기상증착(CVD), 증발법(evaporation), 졸-겔 코팅(sol-gel coating), RF magnetron sputtering 등이 주로 사용되며, 이러한 방법은 대면적 증착, 공정의 간소화, 비용절감, 환경친화적인 공정을 위해 아직 개선해야 할 점이 남아 있다. 이러한 단점을 극복하고자, 본 연구에서는 MoO3 분말의 수소환원 중에 발생하는 휘발성 기상(volatile gas phase)의 MoO3(OH)2의 화학증기수송 (chemical vapor transport)을 통해 몰리브덴 산화물 박막을 증착 하고 수소 환원 공정을 통하여 금속 몰리브덴 박막을 제조 하였다. 본 연구에서 제안하는 화학증기수송을 이용한 증착법은 MoO3 나 WO3 분말의 수소환원 거동 중에 발생하는 휘발성이 강한 기상의 이동을 이용한 증착 방법으로 고가의 진공장비가 필요하지 않으며 온도와 유지시간 제어만으로 균일한 박막의 증착이 가능한 방법으로 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.