非晶質 Silicon 薄膜의 製作 및 그 Doping 效果 = Fabrication and Doping Effects of Amorphous Silicon Thin Films
SiH_4 기체에 PH_3 및 B_2H_6 기체를 0.7% 체적비로 혼합하여 rf glow 방전법으로 n형 및 p형 a-Si:H 박막을 기판온도 120℃에서 제작하여, 광투과도 측정, 열처리에 따른 전기 전도도의 변화 등을 조사하여 이들의 doping 효과를 연구하였다.
n형, p형 및 undoped a-Si:H 박막의 optical gap은 각각 1.73eV, 1.86eV 및 1.86eV로 doping이 많이 이루어질수록 줄어 들었다. 250℃에서 열처리한 시료들의 상온에서의 전도도는 각각 2×10^-2Ω^-1㎝^-1, 5×10^-8Ω^-1㎝^-1, 5×10^-7Ω^-1㎝^-1이었고, 활성화 에너지 ??E는 각각 0.16eV, 0.49eV 및 0.48eV이었다. 300℃에서 열처리한 결과, ??E는 줄어 들고 전도도는 증가하였다. 350℃ 및 450℃에서 열처리한 결과 dehydrogenation 효과로 인하여 n형과 p형은 서로 상반되는 결과를 보였다. 즉, n형 시료의 전도도는 감소하고 ??E는 증가하였지만, P형 시료의 전도도는 증가하고 ??E는 감소하였다. 저온 영역에서 구한 n형 시료의 전도도로부터 hopping 활성화 에너지를 구한 결과 0.085eV이었다.
Thin n-type and p-type a-Si:H films were prepared by rf glow discharge decomposition of silane mixed with 7×10^-3 parts per volume of phospine or diborane. All specimens were deposited on glass substrates held at 120℃. In order to determine the doping effects the opital absorption and dc conductivity of these specimens were measured after annealing at various temperatures.
The optical gap was 1.73eV in the case of the n-type specimens, 1.80eV for the p-type, and 1.86eV undoped. This showed that the gap width decreased as the doping increased. The room temperatuer conductivities of these specimens annealed at 250℃ were 2×10^-2Ω^-1㎝^-1, 5×10^-8Ω^-1㎝^-1, and 5×10^-7Ω^-1㎝^-1, respectively, and the activation energies, ??E, of these specimens were 0.16eV, 0.49eV, and 0.48eV, respectively. For specimens annealed at 300℃, ??E decreased and the conductivity increased. When these specimens were annealed at 350℃ and 450℃, dehydrogenation caused opposite effects on the n-type and p-type specimens; the conductivities of n-type specimens decreased and ??E increased, but the conductivities of p-type specimens increased and ??E decreased.From an investigation of the temperature dependence of the conductivity of the n-type specimen in the low temperature region, we determined that the hopping activation energy was 0.085eV.
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