在这样的外电容式耦合系统中,我们所加的RF电压约1000伏,反应气体流量约1.5升/分,生长速率约1—2埃/秒.
另外在淀积薄膜之前,系统用扩散泵预抽到4×10-4托;或用高纯氩清洗后预抽到2×10-2托.
样品用n型低阻硅(ρ～10-3欧姆厘米)做衬底,生长1微米以上的厚SiO2层作绝缘介质,约7000埃厚的GD-a-Si薄膜就淀积在这绝缘层上.
最后,用掩蔽蒸发一对AlSi合金电极,其间距约0.1毫米;衬底背面,用HF酸腐蚀去掉氧化层,涂上InGa合金做栅电极接触.
图2GD外电容式辉光放电装置示意图
测量结果和讨论测量是在真空暗室中进行的,源漏电压100伏;测量温度50℃左右(此时为扩展态电导).典型的样品源漏电流和栅压Vg曲线见图3.
我们用计算机算出隙态密度的能量分布.图4显示生长时不同衬底温度对N(E)的影响.
图5和图6为退火对N(E)的影响.我们的结果大体上与Spear等人的一致,可以看出:
1.GD-a-Si样品(衬底温度150℃以上)的源漏电流随正栅压一直是增大的,它以电子导电为主.
2.从N(E)的变化趋势看出,N(E)在带隙中距离Ec为0.5—0.7电子伏处最低,约为1017厘米-3·电子伏-1数量级;以后N(E)逐渐上升,到距Ec约0.2—0.3电子伏附近达到1019—1020厘米-3·电子伏-1量级.
3.N(E)与工艺条件有密切关系,特别是衬底温度对N(E)的影响很大.室温下生长的薄膜N(E)很高,费米能级EF被钉扎,几乎观察不到场效应现象.
150℃生长的薄膜N(E)高于350℃生长的薄膜(见图4).生长后退火也可以改变N(E).
在150℃生长的GD-aSi薄膜在350℃真空退火2小时后N(E)明显降低(见图5),说明在适当温度下生长或退火可减少GD-a-Si中无规网络的结构缺陷.
相反,在350℃生长GD-a-Si薄膜在550℃的Ar气氛中退火2小时,N(E)升高(见图6),估计是由于放出了氢,结构中产生了更多的悬键造成的.
图4衬底温度对N(E)的影响
●809#Td=350℃×1108-3Td=150℃
图3样品电流和栅压特性
