비정질 실리콘의 뜻

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.

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.