玻璃與非晶質材料

用於太陽能電池或薄膜電晶體的非晶矽,以矽烷的電漿CVD製作成含氫約10%的a-Si:H,主要理由為下列何者?

  1. A氫在間隙作為施體,不摻雜磷也能使膜成為n型
  2. B氫促進Si結晶化,使膜成為遷移率高的多晶矽而提升特性
  3. C以氫終結Si的懸鍵,減少能隙中的缺陷能階
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正確答案:C. 以氫終結Si的懸鍵,減少能隙中的缺陷能階

不含氫的非晶矽因網絡的無序,沒有鍵結對象的鍵(懸鍵)多達約10¹⁹〜10²⁰ cm⁻³,它們形成的能階位於能隙中央附近,會捕捉電子與電洞。因此即使加入摻雜物,費米能階也幾乎不移動,光產生的載子也很快復合。氫以Si-H鍵終結懸鍵後,缺陷密度降到約10¹⁵〜10¹⁶ cm⁻³,才能用磷或硼做成n型或p型。氫並不是作為施體,在一般的成膜條件下膜仍是非晶質(以氫大量稀釋的矽烷也能形成微晶膜,但那是另一種目的)。持續照光時缺陷增加的Staebler-Wronski效應,也與這些氫有關。

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