A-Si 박막의 반사율변화에 따른 열전달계수 결정

Abstract

폴리실리콘박막트랜지스터(Polysilicon Thin Film Transistor)의 성능은 LCD작동에 있어서 가장 중요한 소자이다. 폴리실리콘박막(Polysilicon Thin Film)은 통신성능 및 성능의 균일성을 향상시키기 위해 그레인(grain) 크기와 위치의 제어가 필요하다. 레이저결정화(Laser Creystallization)방법은 액정디스플레이의 동작특성에 기여하는 폴리실리콘박막트랜지스터(Polysilicon Thin Film Transistor)를 얻기 위한 효과적인 기술이다. 레이저결정화(Laser Creystallization)방법으로 얻어진 폴리실리콘박막트랜지스터는 기존에 사용하던 비정질실리콘박막트랜지스터(Amorphous Silicon Thin Film Transistor)보다 저소비전력, 고성능의 장점을 가지고 있어 많은 연구가 선행되고 있다. 그 중에서 비정질실리콘의 열전달계수는 폴리실리콘으로의 재결정과 상변형의 매커니즘(Mechanism)을 이해하는데 중요한 변수이다. 이러한 열전달계수는 실험적 방법과 함께 수치적 해석방법을 이용하여 결정될 수 있다. 본 연구에서는 열원이 되는 KrF엑시머레이저로 박막을 조사하여 온도를 상승시키고 온도가 감소하는 영역에는 HeNe레이저를 이용하여 633nm의 파장에서 반사율을 측정하였다. 또한 박막의 온도변화의 수치해석은 1차원 열전도방정식을 이용하여 수행하였으며, 633nm의 파장에서 53nm와 97nm두께의 비정질실리콘박막에서 반사율의 시간에 따른 변화를 측정하고 열전달계수를 변화시켜 1차원 열전도방정식의 수치해석을 수행하여 수치적으로 반사율을 결정하였고 실험결과와 비교하였다. 또한 비교한 결과를 통해 수치적 방법에 의해 열전달을 이해하는데 중요한 변수인 열전달계수(Thermal Conductivity)가 1.5W/mK임을 결정해 보았다.; The performance of polysilicon thin film transistor (p-Si TFT) has an important role in the operation of active matrix liquid crystal displays. To fabricate the p-Si TFTs that have uniform characteristics, understanding of the recrystallization mechanism of silicon is crucial. Especially, the analysis of the transient temperature variation and the liquid-solid interface motion is required to find the mechanism. The thermal conductivity is one of the most important parameters to understand the mechanism. In this work, a KrF excimer laser beam was irradiated to amorphous silicon thin films. We measured the transient reflectivity at the wavelength of 633 nm. We carried out the numerical simulation of one dimension conduction equation so that we determined the most well-fitted thermal conductivity by comparing the numerically obtained transient reflectivity with the experimentally measured one. The experimentally determined thermal conductivity of amorphous silicon thin films is 1.5 W/mK.