전착실험예비 레포트
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- 목차
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1. 전착의 원리
2. 다른 증착 방법(Physical method)
3. 전착 공정의 장·단점
4. Reference
- 본문내용
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1. 전착의 원리
전착(electrodeposition)은 박막을 입히거나 원광을 정제하기 위해 사용되는 전기 화학정 공정으로서, 액체 전해용액을 통해 전류를 흘려줌으로써 흐르는 전류량에 비례하여 이온들이 기판상에 석출 되는 것이다.
가장 단순한 형태의 전착법에 있어서 이온들은 양극(anode)으로 용해되어 전해용액을 건너서 전류가 흐름에 따라 음극(cathode)위에 석출되어 쌓이게된다. 도금이 되는 이온들은 전해용액을 통하여 연속적으로 또는 batch형태로 도입될 수도 있다. 전착반응에 관한 방적식은
이며, 여기서 g는 퇴적물질의 gram수이고, I는 전류(amp)이며, e는 화학당량(물질을 석출 시키기 위한 원자당의 전하량), t는 시간(sec)이다. 이와 같이 퇴적(또는 석출)되는 물질의 양은 기본적으로 전도되는 전하량을 어떤 상수로 나눈 것이 된다. 기판의 전 면적에 걸친 균일한 박막성장은 음극표면의 모든 점에서의 전류의 흐름이 일정한가 아닌가에 따라 결정된다. 이를 위해서는 전착장치에 있어서 특수하게 설계된 다중접축이 요구되기도 한다. 전착법에 의한 태양전지 모듈의 제조에 있어서 박막의 전 면적에 걸친 균일성(특히 모서리 부분에서의)은 매우 중요하다.
실제적으로는 전착을 지배하는 몇 가지 현상들이 존재한다. 퇴적되는 물질들은 어떤 정해진 전압에서만 음극위에 도금되며, 이러한 도금은 이온들의 국부적인 농도와 음극표면의 특성에 따라 지배된다. 도금되는 속도는 전류 밀도에 의존하나, 음극근처로 이온들을 공급해 주어야할 필요성 때문에 이러한 전류밀도는 제한을 받을 수도 있다. 도금이 진행됨에 따라 이온들을 음극근처로 공급해 주기위해 때로는 전해액을 저어 주어야 할 필요가 있게 된다. 때로는 박막성장속도를 촉진하거나 늦추기 위해 또는 성장특성을 변환시키기 위해 가열해 주거나 화학적 첨가제를 넣어주기도 한다. 이온들의 공급을 지배하는 확산 특성외에도 이온들은 전해액내에서 다른 이온들과 복합체를 이루기도 한다. 이러한 현상은 이온들의 공급과 도금의 전압의존성에 대해 크게 영향을 미칠 수 있다. 때로는 의도적으로 도금특성을 향상시키기 위해 이온들의 복합체 형성을 이용하기도 한다.
전해액 특성의 변화에 따라 성장되는 재료의 형태가 비정질에서 매우 규칙적인 다결정 입자에 이르기까지 변화 될 수 있다. 만약 전해액의 농도와 전류, 전압, 첨가물등이 적절히 조합된다면, 다중원소와 화합물들도 쉽게 도금이 될 수 있다. 사실상 화합물반도체박막의 성장이 단원소박막 성장보다도 더 쉽게 이루어질 수 있는데, 그 이유는 계의 총에너지가 낮은 상태에서 화합물이 형성될 수 있고 따라서 화학량론적 비율에 따라 박막이 형성될 수 있기 때문이다.
Cu나 Cd와 같은 금속과 놋쇠와 같은 합금들은 일반적으로 전착법에 의해 공업적으로 도금이 이루어지고 있다. 그러나 전착법에 의한 화합물반도체 박막의 제작은 오로지 CdTe와 같은 저가의 태양전지 개발에 관련된 노력의 결과이다.
2. 다른 증착 방법(Physical method)
※스퍼터링(sputtering) 증착법
고 에너지의 입자를 원하는 박막과 동질인 물질로 이루어진 기판에 충돌시켜 그곳으로부터 원자
- 참고문헌
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1. 전착법에 의한 CdTe태양전지 제조기술 개발, /동력자원부
2. http://user.chollian.net/~jhonny/sputter.htm2.
3. http://plating.me/zbxe/5503.
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