a_Si_H薄膜光衰效应的研究

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1、2001年10月山东工业大学学报Vol131No15第31卷第5期JOURNALOFSHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYOct12001a-Si:H薄膜光衰效应的研究张慧芳吴召平(200065上海市上海市北工业学校)(200010上海市中国科学院上海硅酸盐研究所)摘要利用红外光谱(IR)和氢释放谱相结合的方法,研究了a-Si:H的结构与其光-1衰效应的关系,结果发现:随着Br含量的增加,IR谱中的2100cm峰以及H释放谱中的低峰逐渐减弱,以至完全消失1说明a-Si:H网络中的织构

2、组织由于Br的掺入而逐渐消失,a4-Si:H由均匀的Si-H组成1材料的光暗电导率比显著增加,达5@10,材料在500e以上基本无H释放,结构稳定性增加1关键词光学效应;硅;溴中图分类号TN30513文献标识码:A文章编号:1000-5323(2001)05-0428-05THERELATIONSHIPOFSTRUCTURALPROPERTIESANDPHOTOINDUCEDDEGRADATIONOFHYDROGENATEDAMORPHOUSSILICONZHANGHui2fang(ShanghaiNor

3、thIndustrySchool,ShanghaiCity200065,China)WUZhao2ping(ShanghaiInstituteofCeramics,ChineseAcademyofSciences,ShanghaiCity200010,China)ABSTRACTThestructurepropertiesofbromine(Br)dopeda-Si:Hhavebeeninvestigatedbyinfrared(IR)andhydrogenevolution(h-evolution)sp

4、ectra1Theexperimentalresultsshowthat-1withtheincreaseofBrintroduction,thepeakintensityofIRat2100cmandfhatofH2evolutiononatthetemperatureof320bdecreaseanddisappearwhenthepartialpressureofBromineexceeds103Pa,whichresultsinthehomogeneousdistributionofHinthef

5、ilmintheformofSi-H1Theratioof4phototodarkconductivityofBrdopeda-Si:Hreaches5@10,indicatinggoodphotosensitivity1Thefilmisstablebelowthetemperatureof500eastheH-evolutionspectrumshows1KEYWORDSOpticaleffects;Silicon;Bromine收稿日期:2001205218第5期张慧芳等:a-Si:H薄膜光衰效应的

6、研究4290引言1977年D1Staebler和Wronski发现辉光放电沉积的a-Si:H薄膜经长期强光照射后,其光电导和暗电导都下降,在高于150e下退火可恢复,该效应后被称为Staebler-Wronski效应(见:Appl1Phys1Lett1,1977,31:292),此后,世界各国的学者对这一效应进行了多方面的研究,发现在电子自旋共振(见:Phys1Rev1,1983,B28:4678),DOS(见:Phys1Rev1,1985,B31:2263)、太阳能电池(见:AIPConf1Proc1,

7、No11201opticaleffectinamorphoussemiconductor,NewYork,1984P205)中均有可逆的光致衰减效应,至今对该效应的起因,仍有不少争议,造成衰减的机制也尚无定论,成为迄今国际非晶硅材料研究中的热门课题1用红外(IR)吸收光谱和氢释放谱相结合的方法研究a-Si:H材料的结构特性,近年来已有不少报道(见:ActaInorganicMaterials,Sinica,3(1988)73;J1Appl1Phys,60(1986)3167),本文借助这两种方法来研究Br

8、元素掺杂后a-Si:H的光电性能和其内部结构的关系,对a-Si:H材料的S-W效应作进一步的分析11实验方法a-Si:H样品采用电容耦合的射频辉光放电系统沉积,电极间距为2cm,衬底温度控制在300e,95#料玻璃衬底用于光、电特性测量,C-Si衬底用于IR,H释放谱测量1通过Ar气携带Br素并通过改变其分压以达到不同程度的Br掺杂12实验结果211IR光谱在中红外区,a-Si:H薄膜中的各种硅氢基团发生吸收振动,从以往的研究