비정질실리콘의 전기전도에서 시료처리효과

Abstract

비정질반도체 실리콘의 전기전도를 측정하기 위하여, 고진공증착에 의하여 얻은 박막의 시료를 사용하였다. 진공증착시 온도는 290K 에서 570K 까지로 변화시키고 증착속도는 $4 \mbox{\AA}/\sec$ 보다 작게 하였다. 시료는 제작후 진공 열처리 (anneal), oxidation, hydrogenation 등의 처리를 통하여 시료의 전기적 성질이 변함을 측정하고, 이는 전기전도의 온도 의존성으로 설명되었다. 여기서 비교적 높은 온도에서 $1\mbox{\AA}/\sec$ 정도의 느린 증착 속도로 제작된 시료는 상온이상의 온도에서 전기전도의 singly activated process 를 보였고, Fermi 준위의 깊이도 0.58eV 정도였으며, 빠른 속도로 증착된 시료보다 전기전도도가 매우 낮았다. 그리고 높은 온도로 진공 열처리를 하므로도 전기전도는 낮아지고 Fermi 준위의 깊이는 깊어졌다. 그러나 $400\,^\circ\!C$의 anneal 에서는 Fermi 준위의 깊이가 얕아졌다. 또한 oxidation 이 된 시료에서는 band gap 의 localized states 를 효과적으로 감소시킬 수 없는데 반하여, hydrogenation 에 의하여는 이 점에 효과적이었기 때문에, 다른 우수한 시료들과 같이 높은 activation energy를 갖는 전기전도가 일어났다. 그리고 저온부에서 일어나는 hopping mechanism 이 관찰되었으며, 그 결과는 이론적인 model 을 통하여 고찰되었다.