DOI: 10.1051/jp1:1992260
J. Phys. I France 2 (1992) 1979-1998

Hydrogen, microstructure and defect density in hydrogenated amorphous silicon

P. Roca i Cabarrocas¹, Z. Djebbour², J. P. Kleider², C. Longeaud², D. Mencaraglia², J. Sib², Y. Bouizem³, M. L. Thèye³, G. Sardin⁴ and J. P. Stoquert<sup>5

1</sup>  Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces (UPR 258-CNRS), Ecole Polytechnique, F-91128 Palaiseau Cedex, France
²  Laboratoire de Génie Electrique de Paris (URA 0127-CNRS), Universités Paris VI et Paris XI, Ecole Supérieure d'Electricité, Plateau de Moulon, F-91192 Gif-sur-Yvette Cedex, France
³  Laboratoire d'Optique des Solides (URA 0781 CNRS), Université Pierre-et-Marie-Curie, 4, place Jussieu, F-75252 Paris Cedex 05, France
⁴  Departament de Fisica Aplicada i Electrònica, Universitat de Barcelona, Av. Diagonal 645, E-08028 Barcelona, Spain
⁵  Centre de Recherches Nucléaires, BP 20, 67037 Strasbourg Cedex, France

(Received 21 February 1992, accepted 11 June 1992)

Abstract
It is well established that by bonding with the dangling bonds of silicon, hydrogen reduces the density of states of amorphous silicon and renders this material suitable to electronic applications. For so-called "standard" a-Si : H films deposited by the RF glow discharge decomposition of silane at low deposition rates (  Å/s) and over a large range of deposition temperatures, we observed the usual correlation between the hydrogen bonding and the defect density in the as-deposited material only. It clearly appears that the widely accepted correlation between the hydrogen bonding, the microstructure and the defect density only applies to a limited set of deposition parameters. Moreover we found that the deposition of a-Si : H from mixtures of ................

Résumé
Il est admis qu'en s'attachant aux liaisons pendantes du silicium, l'hydrogène réduit la densité d'états du silicium amorphe et fait de ce matériau un semi-conducteur apte aux applications électroniques. Pour des échantillons '"`standard", élaborés à partir de la décomposition du silane dans un plasma de décharge RF à faible vitesse de dépôt (  Å/s), nous observons que la présence d'une bande d'absorption à 2 090 cm ^-1 dans le spectre infrarouge est corrélée avec une densité de défauts élevée dans le matériau. Cependant, cette corrélation n'est valable que dans une plage réduite dans l'espace des paramètres de dépôt. De plus, nous avons observé que le a-Si : H élaboré à partir de mélanges silane-hélium à des vitesses élevées (8-16 Å/s) présente une forte bande d'absorption à 2 090 cm ^-1, bien que la densité de défauts soit faible. Nous présentons ici les résultats d'une étude sur les propriétés opto-électroniques de couches minces de a-Si : H préparées sous différentes conditions de plasma. Nos résultats montrent que l'on peut élaborer des matériaux a-Si : H très différents avec une faible densité d'états. Il est donc envisageable de choisir les conditions d'élaboration de façon à obtenir les propriétés opto-électroniques souhaitées pour différentes applications.

© Les Editions de Physique 1992