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유리와 비정질 재료

수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)과 결정 실리콘의 성질 비교로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A원자 배열이 흐트러져 있으므로 가시광을 거의 흡수하지 않아, ITO 대신 투명 전극에 사용된다
  2. B가시광의 흡수 계수가 결정보다 커서 1 µm 이하의 막으로 흡수할 수 있지만, 전자의 이동도는 2~3자릿수 작다
  3. C전자의 이동도가 결정 실리콘보다 크므로, 고속 마이크로프로세서의 트랜지스터에 널리 사용된다
정답과 해설 보기

정답: B. 가시광의 흡수 계수가 결정보다 커서 1 µm 이하의 막으로 흡수할 수 있지만, 전자의 이동도는 2~3자릿수 작다

결정 실리콘은 간접 천이형으로 가시광 중 파장이 긴 빛의 흡수가 약하므로, 태양 전지에는 보통 100 µm 이상 두께의 기판이 사용됩니다. a-Si:H에서는 장거리 주기성이 없어 천이 전후에 운동량을 보존해야 하는 제약이 느슨해지므로, 가시광의 흡수 계수가 결정보다 커지고 두께 1 µm 이하의 막으로 빛을 흡수할 수 있습니다. 한편 흐트러진 망목이 만드는 밴드 끝의 꼬리 준위에서 캐리어가 포획되므로, 전자의 이동도는 약 1~10 cm²/(V·s)로 결정 실리콘의 약 1400 cm²/(V·s)보다 2~3자릿수 작아집니다. 그래서 고속 논리 회로에는 적합하지 않지만, 약 300℃에서 대면적으로 성막할 수 있는 장점을 살려 액정 디스플레이 화소의 TFT나 박막 태양 전지에 사용되어 왔습니다. 밴드 갭 약 1.7 eV로 가시광을 잘 흡수하므로 투명 전극이 되지 않습니다.

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