태양 전지나 박막 트랜지스터에 쓰는 비정질 실리콘을 실란의 플라즈마 CVD로 수소를 약 10% 포함한 a-Si:H로 만드는 주된 이유는 무엇인가?

정답: C. Si의 미결합손(댕글링 본드)을 수소로 종단하여 결함 준위를 줄이기 때문

수소를 포함하지 않은 비정질 실리콘에는 망목의 흐트러짐 때문에 상대가 없는 결합손(댕글링 본드)이 10¹⁹~10²⁰ cm⁻³ 정도나 있으며, 그것이 만드는 준위가 밴드 갭의 중간쯤에서 전자나 정공을 포획해 버립니다. 그래서 도펀트를 첨가해도 페르미 준위가 거의 움직이지 않고, 빛으로 생긴 캐리어도 곧 재결합합니다. 수소가 Si-H 결합으로 이를 종단하면 결함 밀도는 10¹⁵~10¹⁶ cm⁻³ 정도까지 낮아지며, 인이나 붕소로 n형이나 p형으로 만들 수 있게 되었습니다. 수소는 도너로 작용하는 것이 아니며, 보통의 성막 조건에서는 막이 비정질 그대로입니다(수소로 강하게 희석한 실란에서는 미결정 막도 생기지만, 다른 목적입니다). 빛을 계속 비추면 결함이 늘어나는 스테블러-론스키 효과도 이 수소와 관계가 있습니다.