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고품질의 대면적 반도체 재료 개발에 있어서 비결정질에서 결정질재로의 변화

전문가 제언: ○ 수소화 비결정질 실리콘(a-Si:H)의 장치 재료로서 문제점의 하나는 전기적 특성의 열화(劣化)가 일어나는 것이다. 그 원인에는 고온 공정에 의한 소수 반송자(minority carrier) 수명의 열화가 포함된다. 비결정질 결정체의 태양전지가 고온에서 열화되는 것도 이러한 현상일 것이다. 일본의 Sanyo 전기에서는 완전하지는 않지만 보호막을 입히는 과정에서 더 효율적인 표면처리를 실시하여 이를 극복하였다.

○ 여기서는 이것이 비결정질이기 때문이라고 보고 근본적인 해결을 위해 결정질 재료의 개발을 추진하기로 하였다고 한다. 화학적 진공증착 (CVD, Chemical Vapor Deposit) 방법에 의한 다중 실리콘(poly-Si) 막의 저온퇴적에 착수하였다. 이 공정(저온 CVD poly-Si)에서 얻은 제품이 기존의 제품(a-Si:H)에 비해 얼마나 품질이 향상되었는가를 이들 제품의 수명을 비교함으로써 검증할 수 있을 것이다.

○ 비결정질 반도체를 사용하여 실용화된 전자 장치 중에 전계발광(EL, Electro Luminescence) 표시(display)는 유기반도체 박막에 직류를 충전하여 빛을 내는 것이다. 유기 EL 표시는 다음의 특성을 가진다. 자기발광하고, 높은 명암의 대조(contrast)를 얻을 수 있다. 표시는 얇게 할 수 있어서 LCD(Light Emitting Diode)와 같은 역광이 필요 없다. LCD보다 천배 빠른 반응속도를 갖는다. 시각(視角)이 넓다.

○ 이러한 특성은 무기 EL에도 적용된다. 무기 EL은 위 특성에 추가하여 수명이 길고, 넓은 온도범위에 걸쳐 높은 내구성을 갖는다. 무기 EL 표시는 최근에 자동차의 신호등, 교통신호등 등으로 급속히 보급되어 그 수요는 급증하고 있다. 일본의 전자제품 업계에서는 TV의 대형 스크린으로써 무기 EL을 개발하고 있다고 한다.

○ 가까운 미래에 무기 EL 표시는 LCD, PDP(Plasma Display Panel)와 치열한 경쟁상대가 될 것이다. 이 경쟁에서는 높은 선명성과 낮은 전력소비성이 주도권을 잡게 될 것이다. 이 글에서 비결정질과 결정질 제품의 개발 현황도 소개해준다면 더욱 흥미가 있을 것이다.

저자: Jun-ichi HANNA
자료유형: 학술정보