σχολη εφαρμοσμένων μαθηματικων και φυσικων ... - DSpace

πίσω στρώματα TCO και της μεταλλικής επαφής (Εικ. 5a). Για τον οπτικό χαρακτηρισμό
της πολυκρυσταλλικής στρώσης, χρειαστήκαμε δείγματα με διαδοχικά
πάχη για την στρώση αυτή (Εικ. 5b). Τέλος για την ανάπτυξη πολυκρυσταλλικού
πυριτίου μέσω ανόπτησης με laser, χρειαστήκαμε δείγματα χωρίς τη στρώση του
πολυκρυσταλλικού, με το πάχος του αμόρφου να ισούται με το άθροισμα του α-
μόρφου και του πολυκρυσταλλικού στην πλήρη δομή (Εικ. 5c).
Στη συνέχεια θα αναφερθούμε πιο αναλυτικά στα δύο βασικά υλικά της δομής,
το άμορφο Πυρίτιο (aSi) και το μικροκρυσταλλικό Πυρίτιο (μcSi)
2.1.1 Υδρογονοποιημένο Άμορφο Πυρίτιο (aSi:H)
Εικόνα 6: Η πυκνότητα καταστάσεων για ενδογενή
aSi:H. Μέσα στο ενεργειακό χάσμα κινητικότητας
(το οποίο οριοθετείται από τα E C και
E V ) οι καταστάσεις είναι εντοπισμένες (dangling
bonds και bandtails) [6].
Το aSi:H είναι ένα στερεό υλικό που
αποτελείται από άτομα πυριτίου τα ο-
ποία βρίσκονται διατεταγμένα στο χώρο
με μικρού μήκους (πρώτων γειτόνων)
τάξη και αταξία μεγάλου μήκους.
Σε σύγκριση με το κρυσταλλικό Πυρίτιο
(c-Si), όπου τα άτομα βρίσκονται διατεταγμένα
σε συγκεκριμένες θέσεις στο
κρυσταλλικό πλέγμα, στο άμορφο Si οι
αποστάσεις μεταξύ τους όπως και οι
γωνίες είναι τυχαίες. Σε πολλά σημεία
του υλικού, αυτοί οι δεσμοί εμφανίζονται
σπασμένοι - ελεύθεροι (dangling
bonds). Η παρουσία Υδρογόνου κατά
την διαδικασία κατασκευής του άμορφου
υλικού οδηγεί σε αδρανοποίηση ενός μεγάλου ποσοστού των ελεύθερων
δεσμών, καθώς τα Υδρογόνα συνδέονται σε αυτούς. Οι δύο αυτές βασικές ατέλειες
στο ‘πλέγμα’ του aSi:H οδηγούν σε μία δομή ηλεκτρονιακών ζωνών που περιέχει
χωρικά εντοπισμένες ενδοχασματικές καταστάσεις μέσα στο λεγόμενο ε-
νεργειακό χάσμα ‘κινητικότητας’ (‘mobility’ bandgap) (Εικ. 6) [6]. Ας σημειωθεί ότι
η τιμή του ‘οπτικού’ ενεργειακού χάσματος, το οποίο προκύπτει από οπτικές μετρήσεις,
μπορεί να διαφέρει από το χάσμα κινητικότητας.
Η παραμόρφωση των δεσμών έχει σαν αποτέλεσμα την εμφάνιση τερματικών
απολήξεων (ουρών) ζώνης (bandtails) στα όρια των ζωνών σθένους και αγωγιμότητας.
Σε αυτές τις τερματικές απολήξεις ζωνών, τα ηλεκτρόνια (και οι οπές)
βρίσκονται εντοπισμένα στο χώρο και δεν συμμετέχουν άμεσα στο ηλεκτρικό
ρεύμα. Οι μη αδρανοποιημένοι Ελεύθεροι δεσμοί δημιουργούν καταστάσεις βαθιά
κοντά στο μέσο του ενεργειακού χάσματος. Αυτές εμφανίζονται είτε θετικά φορτισμένες
(απουσία ηλεκτρονίου, D + ), είτε ουδέτερες (παρουσία ενός ηλεκτρονίου,
D 0 ), ή αρνητικά φορτισμένες (παρουσία δύο ηλεκτρονίων, D - ). Αυτές οι καταστάσεις
δρουν ως κέντρα επανασύνδεσης των ελεύθερων φορέων μέσω δύο δρόμων,
μέσω D 0 /D - και D + /D 0 . Μέσο αυτού του μηχανισμού επηρεάζεται άμεσα η
11