光電信息工程外文翻譯文獻(xiàn)

光電信息工程外文翻譯文獻(xiàn)光電信息工程外文翻譯文獻(xiàn)(文檔含中英文對照即英文原文和中文翻譯)譯文：氣體溫度通過PECVD沉積對Si：H薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能的影響摘要?dú)怏w溫度的影響（TG）在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）生長的薄膜的結(jié)構(gòu)和光電特性：H薄膜已使用多種表征技術(shù)研究。氣體的溫度被確定為制備工藝的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)和光電薄膜的性能改進(jìn)的一個(gè)重要參數(shù)。薄膜的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了研究使用原子力顯微鏡（AFM），傅立葉變換紅外光譜（FTIR），拉曼光譜，和電子自旋共振（ESR）。此外，光譜橢偏儀（SE），在紫外線–可見光區(qū)域的光傳輸?shù)臏y量和電氣測量被用來研究的薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能。它被發(fā)現(xiàn)在Tg的變化可以修改的表面粗糙度，非晶網(wǎng)絡(luò)秩序，氫鍵模式和薄膜的密度，并最終提高光學(xué)和電學(xué)性能。介紹等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）是氫化非晶硅薄膜制備一種技術(shù)，具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用的重要材料。它是用于太陽能電池生產(chǎn)，在夜視系統(tǒng)紅外探測器，和薄膜晶體管的平板顯示裝置。所有這些應(yīng)用都是基于其良好的電氣和光學(xué)特性以及與半導(dǎo)體技術(shù)兼容。然而，根據(jù)a-Si的性質(zhì)，PECVD制備H薄膜需要敏感的沉積條件，如襯底溫度，功率密度，氣體流量和壓力。許多努力已經(jīng)花在制備高品質(zhì)的薄膜具有較低的缺陷密度和較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的H薄膜。眾所周知，襯底溫度的強(qiáng)烈影響的自由基擴(kuò)散的生長表面上，從而導(dǎo)致這些自由基更容易定位在最佳生長區(qū)。因此，襯底溫度一直是研究最多的沉積參數(shù)。至于溫度參數(shù)在PECVD工藝而言，除了襯底溫度，氣體溫度（Tg）美聯(lián)儲(chǔ)在PECVD反應(yīng)室在輝光放電是定制的a-Si的性能參數(shù)：H薄膜的新工藝。事實(shí)上，TGPECVD系統(tǒng)的變化可以影響等離子體的能量在輝光放電，并最終改變了薄膜的性能。根據(jù)馬丁呂，當(dāng)薄膜制作接近前后顆粒的形成機(jī)制在a-Si∶H薄膜，薄膜性能對TG的相關(guān)性比襯底溫度更為顯著。然而，大多數(shù)的研究到目前為止只集中在襯底溫度的影響。在我們以前的研究中，我們報(bào)道的氣體溫度對磷的結(jié)構(gòu)演化的影響摻雜的a-Si∶H薄膜的拉曼光譜。結(jié)果表明，存在的無定形網(wǎng)絡(luò)逐步有序，在不久的表面和內(nèi)部的Tg增加區(qū)域，導(dǎo)致更高質(zhì)量的a-Si∶H薄膜。但是進(jìn)一步的調(diào)查在TG的影響的結(jié)構(gòu)和光電特性：H薄膜還沒做好，這正是本文的目的。在這項(xiàng)研究中，用不同的氣體溫度的PECVD沉積薄膜。使用多種表征技術(shù)研究了薄膜的性能，包括原子力顯微鏡（AFM），傅立葉變換紅外光譜（FTIR），拉曼光譜，電子自旋共振（ESR），光譜橢偏儀（SE），在紫外線–可見區(qū)和電氣測量的光學(xué)傳輸?shù)臏y量。2.實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)2.2樣品的制備用純硅烷PECVD方法制備的a-Si:H薄膜：我們的PECVD系統(tǒng)配備了一個(gè)平行板電極，如圖1所示:兩個(gè)電極和分離的面積為220平方厘米和2厘米,分別為13.56兆赫的頻率和100MW／cm2功率密度應(yīng)用于上電極和下電極接地。PECVD系統(tǒng)是在一個(gè)給定的4小時(shí)在反應(yīng)室達(dá)到平衡溫度舉行。嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)的程序,所有的襯底進(jìn)行清洗，以確保沉積襯底和薄膜之間的附著力好之前。在洗滌劑溶液清洗后的襯底上，立即受到酒精的超聲波清洗，序列中的丙酮和去離子水10分鐘?；灞还潭ㄔ跇悠芳?，上面的等離子區(qū)，避免不良大顆粒污染?；宓臒嵩磥碜陨蠈蛹訜釂卧ㄦu絲）的沉積過程中。氣體的熱源加熱帶和較低的加熱單元（鎢絲）。下加熱單元作為保溫。值得一提的是，在我們的情況下，氣體的溫度是名義上的，因?yàn)樗皇侵苯訙y量。SiH4氣體總流量為40sccm（標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘）在所有的沉積。沉積壓力為60Pa的所有樣品的制備，襯底溫度固定在250°C。2.2表征方法分析了鍵合形成的a-Si∶H薄膜，布魯克張量27傅立葉變換紅外光譜（FTIR）裝置是在室溫下進(jìn)行，并在環(huán)境濕度控制在一個(gè)較低的水平（相對濕度70%）。拉曼光譜，在后向散射的幾何形狀，使用JYHR800光譜儀進(jìn)行的，是用來對短程和中程尺度的非晶硅網(wǎng)絡(luò)秩序的變化研究。入射激光功率低于0.3mW和梁的失焦的在一個(gè)直徑2μm減少由于激光照射，從而提高測量精度的加熱效果一圈。ESR測量是在配備BRUKERESP4105光譜儀雙腔溫度的房間里進(jìn)行的，這與20兆瓦的微波功率操作相同。原子力顯微鏡（SPA400）使用硅懸臂在輕敲模式圖像獲得。此外，薄膜的質(zhì)量密度采用浮選法測量。在光的分析，我們認(rèn)為是介電函數(shù)ε（Ε）a-Si∶H薄膜采用SE測量。由于硒是一種間接的方法，該ε（Ε）通過使用點(diǎn)對se850光譜橢偏儀數(shù)據(jù)反演程序計(jì)算了樣品的光譜（ψ，△），在ψ表示該偏振光平行和垂直于入射平面的反射系數(shù)的振幅比，和△是兩個(gè)組件之間的相移。為了計(jì)算ε（Ε）a-Si∶H薄膜，適當(dāng)?shù)慕⒐饽Ｐ?。在我們的例子中，光學(xué)模型由環(huán)境/表面粗糙層/散層/襯底（K9玻璃）。表面粗糙度層被建模為50%的a-Si的混合物：H（或體層的a-Si）使用布魯格曼有效介質(zhì)近似（EMA）和50%的空隙。在測量過程中，最適合采用最小均方誤差函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。在紫外–可見光區(qū)域的光傳輸?shù)臏y量使用島津Uv-1700紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行的。暗電導(dǎo)率σ（T）的薄膜，使用Keithley4200半導(dǎo)體特性測試系統(tǒng)在V/我配置的輸入阻抗大于105Ω測量。使用especesl-02ka高低溫試驗(yàn)箱的溫度穩(wěn)定性小于0.1±°C測定的暗電導(dǎo)率的溫度依賴性。圖1PECVD的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)果與討論3.1a-Si:H薄膜的結(jié)構(gòu)特性通過AFM觀察a-Si的形態(tài)特性的信息：H薄膜可以提取。在我們的例子中，掃描是在1Mx1M地區(qū)μ×μ與輕敲模式進(jìn)行。在圖2中，我們提出的三維原子力顯微鏡圖像的樣品沉積分別在TG的室溫（RT），80°C，130°C和160°C。這是在圖2中的地形，有一個(gè)明顯的趨勢。當(dāng)TG是設(shè)置在RT，塊的橫向尺寸比其他三個(gè)樣品大得多。TG=RT的AFM圖像具有最大的表面粗糙度均方根（RMS）為3.63nm的表面粗糙度。順序從1.84納米到1.50納米的RMS值降低，TG增加80°C，160°C薄膜的生長要經(jīng)過兩個(gè)階段的不同，島上生長和聚結(jié)。根據(jù)德雷維倫和同事觀察，在發(fā)生合并時(shí)表面粗糙度基本不變的，薄膜繼續(xù)增長時(shí)間。因此TG修改表面粗糙度的差異歸因于不同的成核位點(diǎn)。ESR是其中的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，給出關(guān)于缺陷[10]的結(jié)構(gòu)信息。圖3給出了歸一化的ESR光譜的一階導(dǎo)數(shù)：H薄膜沉積在不同的Tg。電子自旋密度（NS）和g因子中的插圖所示?？梢钥闯?，G值的所有a-Si∶H薄膜的近2.0055。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，2.0055g值來源于懸掛鍵在無定形網(wǎng)絡(luò)[11]，而不是五倍協(xié)調(diào)的硅原子，也被稱為浮動(dòng)債券。如圖所示，從1.1降低×NS1017厘米?3到3.4×1016厘米?3Tg的增加從室溫到160°它表明，Tg的增加，可以減少硅的懸空鍵：H薄膜在很大程度上。拉曼散射已被廣泛用于估計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于其強(qiáng)度在固體結(jié)構(gòu)紊亂敏感的演變。在圖的插圖所示，矽拉曼光譜：H薄膜由幾個(gè)振動(dòng)模式。在約150厘米?1帶，橫向聲相關(guān)（TA）的振動(dòng)模式，是二面角波動(dòng)的密度成比例，反映了中程有序（MRO）的無定形網(wǎng)絡(luò)[12]。的聲子的帶在約ω=480厘米?1的根均方鍵角變化敏感Δθ[13]。將帶向更高的頻率的位置和峰寬的減少（Γ到）和短程有序的增加相一致（SRO）。此外，一些計(jì)算的研究表明，Γ和SRO的關(guān)系可以量化。基于連續(xù)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型，Beeman等人。已獲得的線性關(guān)系Γ=15+6Δθ，這是經(jīng)常使用的實(shí)驗(yàn)拉曼光譜測量確定Δθ[14]。的縱向聲波帶的存在（LA）在300厘米?1和縱光學(xué)（LO）樂隊(duì)的存在，在410厘米?1薄膜中的缺陷相關(guān)的協(xié)調(diào)，和更多的缺陷，只有/ITO和ILO／ITO比[15]的較大的值，在那里我站對相應(yīng)的振動(dòng)模式的積分強(qiáng)度。在ω2LA=610厘米?1和ω2=960厘米?1峰是主要的a-SiωLa色彩和主要的a-Siω，分別為[16]。在我們的例子中，拉曼數(shù)據(jù)之間的1和1000厘米600厘米??1不分析由于色彩重疊。a-Si：H拉曼光譜：H薄膜沉積在不同的溫度如圖4所示?？梢钥闯?，所有的薄膜的研究具有典型的拉曼光譜特征，即，在約480厘米?1峰寬。的峰值位置轉(zhuǎn)移到3.61厘米?1的Tg的增加，但仍處于無序區(qū)。另一方面，1.18厘米?1減少Γ。這一結(jié)果表明，氣體溫度的增加導(dǎo)致的SrOa-Si的改進(jìn)：H薄膜的結(jié)晶，但不。此外，據(jù)報(bào)道，ω的轉(zhuǎn)變還取決于薄膜的內(nèi)在應(yīng)力[17]。根據(jù)變化的Γ，Δθ已估計(jì)定量描述SrO的變化。圖3a-Si衍生的ESR譜：H薄膜沉積在不同的Tg，在嵌入數(shù)據(jù)對應(yīng)的從上到下的TG=RT，°C80，C130°，和160°C.。圖4拉曼光譜Si：H薄膜沉積在不同的溫度；插圖是一個(gè)典型的拉曼光譜：H薄膜及其高斯反褶積。圖2a-Si的三維的AFM圖像：H薄膜沉積在不同的Tg。（一）RT，RMS值為3.63nm，D=500.26nm；（b）80°C，RMS值為1.84nm，D=503.88nm；（C）130°C，RMS值為1.69nm，D=525.69nm；和（D）160°C，RMS值為1.50nm，a681.93nm。厚度d是從測量得到的。如表1所示，有一個(gè)減少在Δθ值從6.95o到6.75o與TG的增加。備有等人。[18]表明，通過測量載流子壽命，它有可能涉及缺陷的a-Si的濃度的ΔθNS：H的變化。如圖5所示，Δθ和NS之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。我們推測，當(dāng)較大的鍵角發(fā)生偏差，缺陷的形成是提高穩(wěn)定性和降低非晶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)變能量需要。正如上面提到的，更多的缺陷，非晶網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的薄膜，較大的兩個(gè)ILA/ITO和ILO／ITO從拉曼測量。然而，有趣的是，只有/ITO的變化是在我們的實(shí)驗(yàn)中，對國際勞工組織/ITO。如表1所示，從RTTG增加到160個(gè)°C/ITO下降0.176厘米?1，國際勞工組織/ITO增加0.144厘米?1。上述行為異常，確切的原因目前尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。最后，強(qiáng)度比ITA/ITO下降0.022厘米?1Tg的增加從室溫到160°C，這是指示性的MRO的改進(jìn)。最近，R.L.C.溫克等人的計(jì)算。[19]利用1000原子結(jié)構(gòu)表明，在某種程度上，ITA/ITO取決于Δθ這與SrO，還有ITA/ITO和Δθ近似為線性關(guān)系。但是在我們的實(shí)驗(yàn)中這種線性關(guān)系不明顯，如圖5所示。氫氣在a-Si：H薄膜是確定材料性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。相比于網(wǎng)絡(luò)的硅，具有剛性的非平衡結(jié)構(gòu)，氫具有不同的粘接性能由于更多的移動(dòng)的平衡結(jié)構(gòu)。在氫鍵的不同類型的信息可以從紅外光譜中提取的。在a-Si的Si/H鍵的聲子模式：H發(fā)生在三個(gè)能帶[20]：（我）擺動(dòng)的模式在630厘米?1這是始終存在的，（ii）對800–900厘米?1的形狀和強(qiáng)度取決于沉積條件，及（iii）模式范圍2000–2100厘米?1。圖6顯示一組在不同的氣體溫度下制備的樣品的紅外透射光譜。現(xiàn)在讓我們考慮的波段在1630cm?第一。它是觀察到Tg略有增加，其強(qiáng)度降低。桑克斯等人的研究。[10]表明，這個(gè)樂隊(duì)的整體強(qiáng)度測定氫氣濃度最好的但其他行是不可靠的。因此，在a-Si的氫含量的CH：H薄膜可以通過在β是吸收系數(shù)計(jì)算，和n=5×1022/厘米?3晶體硅原子密度。A640是一個(gè)不同的振子強(qiáng)度的逆常數(shù)。2.1×A640=1019厘米?2由蘭福德等人得到的是常用的a-Si∶H和ncSi∶H的值。我們的計(jì)算表明，只有3%的Tg增加CH降低，表明氣體溫度的總的氫含量，納入薄膜的影響不大。另一方面，很容易發(fā)現(xiàn)，在800–900厘米?1雙不出現(xiàn)在我們的樣本。這對已分配給存在（SiH2）N鏈結(jié)構(gòu)一致，似乎只有在（SiH2）N鍵的存在。此外，許多研究表明，在800–900厘米?1雙只出現(xiàn)在特定的生長條件，如沉積使用氬氣和硅烷氣體混合物。圖5方鍵角偏差Δθ意味著缺陷濃度NS對根的依賴，和Δθ和拉曼強(qiáng)度比ITA/ITO的相關(guān)性。因此有可能性（SiH2）鏈結(jié)構(gòu)的形成被排除在這項(xiàng)研究中。它是建立在~2000厘米?1樂隊(duì)來自SiH伸縮振動(dòng)模式。但在~2080厘米?1樂隊(duì)的分配已備受爭議。有此峰不同的解釋：SiH2重疊（SiH2）N鏈結(jié)構(gòu)，（ii）SiH2重疊的SiH或（iii）與集群的SiH，SiH2重疊SiH3。如上所述，的可能性（SiH2）N鏈結(jié)構(gòu)的形成是排除在本研究。然而，沒有證據(jù)顯示在我們的結(jié)果排除其他配置。大多數(shù)研究報(bào)告到目前為止的結(jié)論是有貢獻(xiàn)的~?在2080厘米1帶SiH2。作為一個(gè)結(jié)果，我們認(rèn)為樂隊(duì)在~2080厘米?1到多氫化物，包括所有的SiH鍵模式除了（SiH2）N鏈結(jié)構(gòu)。在~2080厘米?1帶的存在是氣泡密切相關(guān)或無序域在a-Si∶H薄膜。為了定量描述的結(jié)構(gòu)的不均勻性：H薄膜，織構(gòu)的生長因子R已使用。這種結(jié)構(gòu)的參數(shù)定義為R=[2080]/（[2000]+[2080][2000]），這里是樂隊(duì)的積分吸收強(qiáng)度集中在~2000厘米?1表示的是在薄膜分離氫化SiH的數(shù)目，和[2080]代表樂隊(duì)的集成吸收強(qiáng)度集中在~2080厘米?1。計(jì)算結(jié)果表明，如圖7所示，雖然總氫含量的變化很小，從0.42到0.20的R降低TG增加從室溫到160°C.這意味著增加的Tg的限制將氫粘結(jié)在與總氫含量的影響小的多氫化物的形狀，從而提高的一氫化SiH比例。制備高品質(zhì)a-Si∶H薄膜這正是我們的愿望。圖6H樣品一系列的紅外光譜。在氫鍵模式的變化可以在氣相自由基組成的等離子體化學(xué)反應(yīng)變化的認(rèn)識。在純硅烷放電的情況下，該反應(yīng)的主要貢獻(xiàn)的增長：H薄膜（我）硅烷+E→SiH3+H+E，（ii）硅烷+E→SiH2+H2+E，（iii）硅烷+E→SIH+H2+H+E，和（四）H2+E→2H+E的能量閾值的興奮反應(yīng)（I–IV）8.75伏特，9.47伏特，分別為10.33eV和15.5eV的。較高的溫度應(yīng)該帶氣到更高振動(dòng)的能量狀態(tài)，使反應(yīng)速率（III）和（IV）增加。同時(shí)，較高的氣體溫度加速了氫原子的產(chǎn)生率和增加的H原子通量的生長表面，導(dǎo)致在a-Si的生長更快的表面重排：H薄膜。3.2運(yùn)輸?shù)墓鈱W(xué)性質(zhì)和電子一個(gè)堅(jiān)實(shí)的入射光的反應(yīng)是由復(fù)雜的介電函數(shù)ε確定（Εε）=1（Ε）?我ε2（Ε）。真正的部分ε1（Ε）和虛部ε2（Ε）顯示在固體的基本光吸收。在狀態(tài)TAUC聯(lián)合密度的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的量子力學(xué)計(jì)算ε2（Ε）與相互作用的原子的集合，例如杰利森等人。[25]提出的TAUCLorentz模型更好地描述–非晶半導(dǎo)體的介電函數(shù)。在這個(gè)模型中，2的ε（Ε）是由洛倫茲模型產(chǎn)品和TAUC間隙表示：其中，C和E0表示振幅參數(shù)，參數(shù)和擴(kuò)大的ε2峰的位置（Ε）峰。如光學(xué)TAUC間隙。另一方面，真正的部分ε1（Ε）可以使用克朗尼希積分公式計(jì)算：在ε1（∞）是能量ε1獨(dú)立的貢獻(xiàn)（Ε）在無限的能量和P代表積分的柯西主部分。在–TAUCLorentz模型，因此，介電函數(shù)的確定是采用五參數(shù)[A，C，E0，乙二醇，和ε1（∞）]。圖8給出了室溫下的介電函數(shù)譜在紫外可見光區(qū)域的a-Si–：H薄膜沉積在不同的溫度從室溫到160°C.解析TAUCLorentz–參數(shù)值列于表2?？梢钥闯?，硅：H薄膜的介電函數(shù)顯示TG增加一個(gè)系統(tǒng)的變化?？傮wε1（Ε）價(jià)值和廣闊的ε2的幅度（Ε）在3.6eV的峰~降低TG的降低。此外，整個(gè)介電函數(shù)的Tg降低移向更高的能量。佩恩表示模型，對ε2峰位E0（Ε）與平均粘結(jié)強(qiáng)度和平均價(jià)和傳導(dǎo)電子之間的分離。G、F、風(fēng)等。[26]屬性這一行為的氫含量納入薄膜在不同的沉積條件下制備的變化。圖7氫氣濃度的變化（CH）和微觀組織因子（R）功能的氣體溫度同時(shí)對a-Si的緊束縛計(jì)算：H證實(shí)價(jià)帶邊緣移向更深的能量位置與CH由于Si的態(tài)密度的減少的增加（3P）–H（1s）相互作用[27]?？磥?，中國的變化是負(fù)責(zé)在我們的a-Si的峰值位置的轉(zhuǎn)變：H薄膜。值得注意的是，然而，在我們的案例中的Tg下降的變化僅為3%。這是相當(dāng)小的，不可能導(dǎo)致ε2（E）的峰值位置的移位60mevv。所以必須有其他因素轉(zhuǎn)移E0除氫在薄膜。圖9顯示了2的峰值位置的依賴關(guān)系εE0（Ε）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的光譜，包括均方根鍵角偏差Δθ，拉曼強(qiáng)度比ITA/ITO和缺陷濃度ns?？梢钥闯?，峰的位置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間存在顯著的正相關(guān)。事實(shí)上，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，雖然導(dǎo)帶邊緣不因他們的球symmetricals樣態(tài)的結(jié)構(gòu)紊亂幾乎影響，價(jià)帶頂由對等的狀態(tài)應(yīng)該由結(jié)構(gòu)無序[10]的強(qiáng)烈影響。因此，它可以從我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在無定形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化也負(fù)責(zé)E0的移位的推斷。的a-Si的質(zhì)量密度：H薄膜沉積在不同的Tg測定了。結(jié)果表明，樣品沉積在較高的Tg的密度。然而，所有的a-Si的質(zhì)量密度：H薄膜是低于晶體硅（2.33g/cm3）。產(chǎn)生這質(zhì)量密度的a-Si∶H赤字通常被認(rèn)為是形成的空隙。圖8ε1譜（a）和（b）2光譜εa-Si∶H薄膜沉積在不同的溫度。如圖10所示，質(zhì)量密度與組織因子R，間接代表的一氫化SiH比例顯著負(fù)相關(guān)。最近的研究表明，一氫化SiH嵌入在密集的a-Si∶沒有明顯的空隙率[28]網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。作為一個(gè)結(jié)果，在Tg的增加，薄膜的質(zhì)量密度的增加歸因于空隙率下降。根據(jù)求和規(guī)則和等離子體理論，ε2的幅度（Ε）峰取決于材料[29]的質(zhì)量密度。因此，的a-Si的質(zhì)量密度的增加：H薄膜是負(fù)責(zé)對ε2幅度的下降（Ε）在我們的研究中的峰值。此外，在圖8b大致對應(yīng)的薄膜的光學(xué)帶隙約為1.7eV的低能量的光吸收的發(fā)生。的吸收發(fā)生朝向更高的能量的變化表明，光學(xué)帶隙在a-Si擴(kuò)大：H薄膜。測量表明，TAUC間隙塌陷1.77電子伏特到1.64eV的Tg的增加從室溫到160°C.TAUC間隙（Eopt）從紫外–可見光透射測量采用Tauc圖得到的顯示類似的行為。這可能是由于疾病引起的斜率變化的價(jià)帶邊緣在a-Si∶H薄膜。為了進(jìn)一步研究相關(guān)的電子輸運(yùn)性質(zhì)的a-Si∶H薄膜暗電導(dǎo)率的溫度依賴性，已被執(zhí)行的測量。圖11所示的間隙單元配置已被用來減少之間的接觸電阻的影響，硅：H薄膜和金屬由于肖特基勢壘形成電極。厚度為500nm的鎳電極與蔭罩蒸發(fā)鋁蓋a-Si∶H薄膜。兩個(gè)電極之間的距離是4.5毫米。鎳電極的電流電壓特性的線性–產(chǎn)量在0.1V施加的吉時(shí)利4200SCS系統(tǒng)偏置電壓。暗電導(dǎo)率的溫度依賴性（t）σa-Si∶H薄膜沉積在不同的氣體溫度，如圖12所示。很明顯，在σ（T）與1000/T的線性變化在測量溫度范圍。整個(gè)σ（T）由兩個(gè)數(shù)量級為Tg的增加從室溫到160°C增加，表明黑暗的敏感性圖9對ε2峰的位置依賴性（E0Ε）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的光譜，包括均方根鍵角Δθ，拉曼強(qiáng)度比ITA/ITO和缺陷濃度ns。圖10組織因子R和質(zhì)量密度ρ之間的相關(guān)性。在沉積過程中，TG電導(dǎo)率。為進(jìn)一步分析的緣故，所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合使用的關(guān)系。在前因子σ0是導(dǎo)電性外推到1/T=0，K是玻爾茲曼常量，EC和EF表示導(dǎo)帶遷移率邊和費(fèi)米能級，分別。表示電導(dǎo)閾值能量被定義為EA=EC?EF的活化能。對σRT值（室溫電導(dǎo)率），σ0和EA在表3中給出。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品的存放在室溫和80°C因素比沉積的樣品在130°C和160°C.這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，一個(gè)可能的解釋是，前兩個(gè)樣品具有較大的缺陷密度，在ESR測量得到的，通過改變間隙狀態(tài)分布產(chǎn)生較低的載流子遷移率。另一方面，在σRT的增加，如表3所示的是伴隨σ相應(yīng)減少0。在a-Si相似的結(jié)果：H薄膜沉積在不同的襯底溫度下已被等人報(bào)道。30。又如表3所示，EA降低0.25eV的Tg的增加。此外，EA與R和NS如圖13所示的正相關(guān)。與此相反，彼得和約翰德安東尼H[31]在改進(jìn)的電性能是獨(dú)立的硅結(jié)構(gòu)的不均勻性的結(jié)果：H薄膜。潛在的波動(dòng)模型[32]已被最廣泛接受的解釋非晶半導(dǎo)體的各種交通現(xiàn)象。在a-Si的電位波動(dòng)：H是由結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性，從缺陷的產(chǎn)生，從而形成空隙，鍵角失真和氫的非均勻分布。據(jù)報(bào)道，在a-Si的運(yùn)輸：H是由淺陷阱控制的帶尾態(tài)，使分散的運(yùn)輸500K和300K孔電子[33]下面。從所觀察到的相關(guān)的Urbach能量和組織因素之間，馬漢等人。[34]認(rèn)為，空隙率相關(guān)的局部電位波動(dòng)會(huì)影響a-Si:H的帶尾態(tài)分布：H.與以前的拉曼光譜，ESR和IR數(shù)據(jù)有關(guān)。因此可以推斷EA的變化與膜結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。圖11a-Si隙細(xì)胞形態(tài)：H薄膜的電導(dǎo)率測量。鎳電極的厚度的兩個(gè)電極之間的距離和分別為500nm和4.5毫米。圖12暗電導(dǎo)率情節(jié)（σ）對a-Si∶H薄膜的影響。另一方面，網(wǎng)絡(luò)秩序的變化，缺陷密度和氫鍵模式，導(dǎo)致的載流子散射由于越來越多的潛在波動(dòng)的增加。另一方面，淺能級陷阱中心在間隙中的帶尾和深能級陷阱中心，應(yīng)增加由于網(wǎng)絡(luò)的障礙和缺陷密度的增加，分別，從而提高載流子輸運(yùn)的捕獲過程。此外，暗電導(dǎo)率的變化也有可能在費(fèi)米能級的變化引起的缺陷的充電狀態(tài)的不同的微觀環(huán)境有關(guān)。4結(jié)論在這項(xiàng)工作中，在PECVD工藝氣體溫度在生長的薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能的影響：H薄膜已使用多種表征技術(shù)研究。結(jié)果表明，氣體的溫度是工藝及薄膜性能的一個(gè)重要的參數(shù)優(yōu)化。在Tg的變化可以通過在生長初期襯底修改成核位點(diǎn)的形態(tài)學(xué)特性和表面粗糙度的影響。用TG的增加，缺陷濃度明顯下降，從ESR測量和拉曼光譜測量的非晶網(wǎng)絡(luò)秩序是短程和中程尺度的改進(jìn)。對氫摻入薄膜的紅外傳輸信息的提取。雖然增加的Tg在薄膜中的總氫含量的影響不大，它限制的氫摻入粘聚氫化物的形狀如微觀因素顯示，從而提高單氫化SiH，正是我們的愿望，在高品質(zhì)的a-Si的比例：H薄膜。研究了薄膜的光學(xué)性質(zhì)，介電函數(shù)的使用已獲得的測量通過建立一四層的光學(xué)模型。在峰值位置的系統(tǒng)性變化，振幅和光學(xué)帶隙在a-Si構(gòu)造演化的指示：H薄膜非晶網(wǎng)絡(luò)，包括放松和質(zhì)量密度的增加。與此同時(shí)，越來越多的質(zhì)量密度間接反映了空隙率的下降。最后，薄膜的電性能的已使用間隙單元配置研究。薄膜沉積在較高的Tg有更大的暗電導(dǎo)率和活化能較低。此外，對薄膜電性能的增強(qiáng)：H薄膜的強(qiáng)烈地依賴于它們的結(jié)構(gòu)包網(wǎng)絡(luò)秩序和氫鍵模式。圖13暗電導(dǎo)率的活化能與組織因子R和缺陷濃度NS的相關(guān)性。5文獻(xiàn)[1]WilliamMakotoNakamura,HidefumiMatsuzaki,HiroshiSato,YuukiKawashima,KazunoriKoga,MasaharuShiratani,Surf.Coat.Technol.205(2010)S241.[2]Y.Liu,J.K.Rath,R.E.I.Schropp,Surf.Coat.Technol.201(2007)9330.[3]R.M.Ambrosi,R.Street,B.Feller,G.W.Fraser,J.I.W.Watterson,R.C.Lanza,J.Dowson,D.Ross,A.Martindale,A.F.Abbey,D.Vernon,Nucl.Instrum.MethodsPhys.Res.A572(2007)844.[4]P.S.Shih,T.C.Chang,S.M.Chen,M.S.Feng,D.Z.Peng,C.Y.Chang,Surf.Coat.Technol.108–109(1998)588.[5]L.Boufendi,J.Gaudin,S.Huet,G.Viera,M.Dudemaine,Appl.Phys.Lett.79(2001)4301.[6]R.Martins,V.Silva,I.Ferreira,A.Domingues,E.Fortunato,Vacuum56(2000)25.[7]N.M.Liao,W.Li,Y.D.Jiang,Y.J.Kuang,K.C.Qi,Z.M.Wu,S.B.Li,Appl.Phys.A91(2008)349.[8]H.Fritzsche,M.Tanielian,C.C.Tsai,P.J.Gaczi,J.Appl.Phys.50(1979)3366.[9]A.Canillas,E.Bertran,J.L.Andújar,B.Drévillon,J.Appl.Phys.68(1990)2752.[10]R.A.Street,HydrogenatedAmorphousSilicon,CambridgeUniversityPress,Cambridge,1991.[11]NobuhikoIshii,TatsuoShimizu,Phys.Rev.B42(1990)9697.[12]W.S.Wei,G.Y.Xu,J.L.Wang,T.M.Wang,Vacuum81(2007)656.[13]M.Marinov,N.Zotov,Phys.Rev.B55(1997)2938.[14]D.Beeman,R.Tsu,M.F.Thorpe,Phys.Rev.B32(1985)874.[15]N.Zotov,M.Marinov,N.Mousseau,G.Barkema,J.Phys.Condens.Matter11(1999)9647.[16]M.H.Brodsky,ManuelCardona,J.J.Cuomo,Phys.Rev.B16(1977)3556.[17]Z.Li,W.Li,Y.D.Jiang,H.H.Cai,Y.G.Gong,J.He,J.RamanSpectrosc.42(2010)415.原文：Effectofgastemperatureonthestructuralandoptoelectronicpropertiesofa-Si:HthinfilmsdepositedbyPECVDabstractTheeffectofgastemperature(Tg)intheprocessofplasma-enhancedchemicalvapordeposition(PECVD)onthestructuralandoptoelectronicpropertiesofthegrowna-Si:Hthinfilmhasbeenexaminedusingmultiplecharacterizationtechniques.Gastemperaturewasconfirmedtobeanimportantparameterfortheoptimizationoffabricationprocessandtheimprovementofstructuralandoptoelectronicperformancesofthethinfilms.Thestructuralpropertiesofthethinfilmswereexaminedusingatomicforcemicroscopy(AFM),Fouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR),Ramanspectroscopy,andelectronic-spinresonance(ESR).Furthermore,thespectroscopicellipsometry(SE),theopticaltransmissionmeasurementinultraviolet–visibleregionandtheelectricalmeasurementwereusedtoinvestigatetheopticalandelectricalpropertiesofthethinfilms.ItwasfoundthatthechangesinTgcanmodifythesurfaceroughness,theamorphousnetworkorder,thehydrogenbondingmodesandthedensityofthethinfilms,andeventuallyimprovetheopticalandelectricalProperties.IntroductionHydrogenatedamorphoussilicon(a-Si:H)thinfilmpreparedbyplasma-enhancedchemicalvapordeposition(PECVD)isatechnologicallyimportantmaterialwithawiderangeofpracticalapplications.Itisusedintheproductionofsolarcells[1,2],infrareddetectorsinnightvisionsystems[3],andthinfilmtransistorsinflatpaneldisplaydevices[4].Alltheseapplicationsarebasedonitsgoodelectricalandopticalpropertiesaswellascompatibilitywithsemiconductortechnology.However,thepropertiesofa-Si:HthinfilmfabricatedbyPECVDaresensitivetodepositionconditions,suchassubstratetemperature,powerdensity,gasflowrateandprocesspressure.Manyeffortstopreparethehigh-qualitya-Si:Hthinfilmswithlowerdefectdensityandhigherstructuralstabilityhavebeenmade.Itiswellknownthatthesubstratetemperaturecanstronglyaffectthediffusionoftheradicalsonthegrowingsurfaceandhencecausetheseradicalsmorereadilytolocatetheoptimumgrowthsites.Asaresult,thesubstratetemperaturehasbeenoneofthemoststudieddepositionparameters.AsfarasthetemperatureparametersduringPECVDprocessareconcerned,apartfromthesubstratetemperature,thegastemperature(Tg)fedinthePECVDreactionchamberbeforeglow-dischargeisanovelprocessparameterfortailoringthepropertiesofa-Si:Hthinfilms.Infact,thevariationofTginPECVDsystemcaninfluencetheenergyofplasmaduringglow-dischargeandeventuallymodifythepropertiesofthethinfilms[5].AccordingtoMartinsetal.[6],whenthethinfilmsarefabricatedclosetoorwithintheparticleformationregimeinthea-Si:Hthinfilms,thedependenceofthinfilmpropertiesonTgismoreremarkablethanonsubstratetemperature.However,mostofthestudiessofarhavefocusedonlyontheimpactofsubstratetemperature.Inourpreviousstudy,wereportedtheeffectsofgastemperatureonthestructuralevolutionofphosphorus-dopeda-Si:HthinfilmsbyRamanspectroscopy[7].Theresultsrevealthatthereexistsagradualorderingoftheamorphousnetwork,bothinthenearsurfaceandinteriorregionwiththeincreaseofTg,leadingtoabetterqualityofa-Si:Hthinfilms.ButthefurtherinvestigationintheeffectofTgonthestructuralandoptoelectronicpropertiesofa-Si:Hthinfilmshasnotbeendoneyet,whichisexactlytheaimofthispaper.Inthisstudy,thea-Si:HthinfilmsaredepositedbyPECVDatvariousgastemperatures.Thepropertiesofthinfilmsarestudiedusingmultiplecharacterizationtechniques,includingatomicforcemicroscopy(AFM),Fouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR),Ramanspectroscopy,electronic-spinresonance(ESR),spectroscopicellipsometry(SE),opticaltransmissionmeasurementinultraviolet–visibleregionandelectricalmeasurement.Experimentaldetails2.1.SamplepreparationThea-Si:HthinfilmswerepreparedbyPECVDmethodusingpuresilane.OurPECVDsystemwasequippedwithaparallel-plateelectrodeasshowninFig.1.Theareaofbothelectrodesandtheseparationwere220cm2and2cm,respectively.Afrequencyof13.56MHzandapowerdensityof100mW/cm2wereappliedtotheupperelectrodeandthelowerelectrodewasgrounded.ThePECVDsystemwasheldatagiventemperaturefor4htoachieveabalanceinthereactionchamber.Allsubstrateswerecleanedstrictlyaccordingtothefollowingstandardprocedurebeforethedepositioninordertoensureagoodadhesionbetweenthesubstrateandthethinfilm.Aftermanualcleaningindetergentsolution,thesubstrateswereimmediatelysubjectedtoultrasoniccleaninginalcohol,acetoneanddeionizedwaterfor10mininsequence.Thesubstrateswerefixedonasampleholderwhichwasabovetheplasmazonetofacilitatetheavoidanceofundesirablelargerparticlecontamination.Theheatsourceofsubstratescamefromtheupperheatingunits(tungstenfilaments)duringthedeposition.Theheatsourceofgascamefromtheheatingbeltsandthelowerheatingunits(tungstenfilaments).Thelowerheatingunitsservedasheatpreservation.Itisworthmentioningthatthegastemperatureinourcaseisnominal,becauseitisnotmeasureddirectly.ThetotalgasflowrateofSiH4was40sccm(standardcubiccentimeterperminute)inalldeposition.Thedepositionpressurewas60Paforallsamplesfabricated.Thesubstratetemperaturewasfixedat250°C.2.2.CharacterizationmethodToanalyzebondingformationinthea-Si:Hthinfilms,BrukerTensor27Fouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR)apparatuswasusedatroomtemperature,andthemoistureintheenvironmentwascontrolledtoalowlevel(relativehumidityb70%).TheRamanspectroscopy,carriedoutinabackscatteringgeometryusingaJYHR800spectrometer,wasusedtostudythechangesoftheamorphoussiliconnetworkorderontheshortandmediumrangescales.Theincidentlaserpowerwassetbelow0.3mWandthebeamwasdefocusedoveracirclewithadiameterof2μmtoreducetheheatingeffectduetothelaserirradiationandhencetoimprovethemeasurementaccuracy.TheESRmeasurementwascarriedoutatroomtemperatureonaBRUKERESP4105spectrometerequippedwithdoublecavities,whichwasoperatedwithmicrowavepowerof20mW.TheAFM(SPA400)imageswereacquiredinthetappingmodeusingasiliconcantilever.Inaddition,themassdensitiesofthinfilmsaremeasuredusingfloatationmethod[8].Intheopticalanalysis,wehaveconsideredthedielectricfunctionε(Ε)ofa-Si:HthinfilmsusingSEmeasurement.SinceSEisanindirecttechnique,theε(Ε)spectraofsampleswerecalculatedthroughadatainversionprocedureinSE850spectroscopicellipsometerusingthepointpair(ψ,△),whereψdenotestheamplituderatioofthereflectancecoefficientsofthepolarizedlightparallelandperpendiculartotheincidenceplane,and△isthephaseshiftbetweenthetwocomponents.Inordertocalculatetheε(Ε)ofa-Si:Hthinfilms,aproperopticalmodelshouldbebuilt.Inourcase,opticalmodelconsistsofambient/surfaceroughnesslayer/bulklayer/substrate(K9glass).Thesurfaceroughnesslayerwasmodeledasamixtureof50%a-Si:H(ora-Si)bulklayerand50%voidsusingtheBruggemaneffectivemediumapproximation(EMA).Duringthemeasurement,thebestfitswereachievedbyminimizingthemeansquareerrorfunction.Opticaltransmissionmeasurementinultraviolet–visibleregionwasperformedusingaShimadzuUV-1700UV–Visspectrophotometer.Thedarkconductivityσ(T)ofthethinfilmwasmeasuredusingKeithley4200semiconductorcharacterizationsystemintheV/Iconfigurationwithaninputimpedancegreaterthan105Ω.ThetemperaturedependenceofdarkconductivitywasmeasuredusinganESPECESL-02KAhigh-lowtemperaturetestchamberwithtemperaturestabilitylessthan±0.1°C.Fig.1.SchematicconfigurationofthePECVDsystem.Resultsanddiscussion3.1.Structuralpropertiesofa-Si:HthinfilmsThroughAFMobservationstheinformationaboutthemorphologicalpropertiesofa-Si:Hthinfilmscanbeextracted.Inourcase,thescanisperformedona1μm×1μmareawiththetappingmode.InFig.2,wepresentthethree-dimensionalAFMimagesofthesamplesdepositedatTgofroomtemperature(RT),80°C,130°Cand160°C,respectively.ThereisanapparenttrendbylookingatthetopographiesinFig.2.WhenTgissetatRT,thelateralsizeoflumpismuchgreaterthanthatoftheotherthreesamples.TheAFMimageofTg=RThasthelargestsurfaceroughnesswithrootmeansquare(rms)roughnessof3.63nm.Sequentially,thermsvaluedecreasesfrom1.84nmto1.50nmasTgincreasesfrom80°Cto160°C.Thegrowthofthinfilmsshouldundergotwodifferentstages,theislandgrowthandthecoalescence.AccordingtoDrevillonandco-workers,bythetimethatthecoalescenceoccursthesurfaceroughnessisessentiallyunchangedasthethinfilmcontinuestogrow[9].Asaresult,thedifferenceinsurfaceroughnessisascribedtothemodificationofnucleationsitesduetodifferentTg.ESRisoneofthefewexperimentswhichgivestructuralinformationaboutdefects[10].Fig.3givesthefirstderivativeofthenormalizedESRabsorptionspectrumofa-Si:HthinfilmsdepositedatdifferentTg.Theelectronicspindensity(Ns)andthegfactorsareshownintheinset.Itcanbeseenthatthegvaluesofalla-Si:Hthinfilmsarenear2.0055.Boththeoreticalcalculationandexperimentalevidencerevealthatthegvalueof2.0055originatesfromthedanglingbondinamorphousnetwork[11],insteadofthefivefold-coordinatedsiliconatomthatalsoisreferredasthefloating-bond.AsshowninFig.3,Nsdecreasesfrom1.1×1017cm?3to3.4×1016cm?3asTgincreasesfromRTto160°C.ItshowsthattheincreaseofTgcanreducethedanglingbondsina-Si:Hthinfilmstoalargeextent.Ramanscatteringhasbeenextensivelyusedtoestimatetheevolutionofnetworkstructureduetoitsintensitysensitivetothestructuraldisorderinsolids.AsshownintheinsetofFig.4,theRamanspectrumofa-Si:Hthinfilmconsistsofseveralvibrationalmodes.Thebandatabout150cm?1,associatedwithtransverse-acoustic(TA)vibrationalmodes,isproportionaltothedensityofdihedralanglefluctuations,reflectingthemedium-rangeorder(MRO)ofamorphousnetwork[12].TheTOphononbandataboutωTO=480cm?1issensitivetotheroot-meansquarebond-anglevariationΔθ[13].AshiftofTObandpositiontowardhigherfrequenciesandadecreaseinthepeakwidth(ΓTO)areconsistentwiththeincreaseintheshort-rangeorder(SRO).Moreover,severalcomputationalstudiesshowthattherelationbetweenΓTOandtheSROcanbequantified.Onthebasisonthecontinuousrandomnetworkmodel,Beemanetal.haveobtainedalinearrelationΓTO=15+6Δθ,whichisoftenusedbyexperimentaliststodetermineΔθfromRamanmeasurements[14].Thepresenceofthelongitudinalacousticband(LA)at300cm?1andthepresenceofthelongitudinalopticalband(LO)at410cm?1arerelatedtothecoordinationdefectsinthinfilms,andthemoredefectsthelargervaluesofILA/ITOandILO/ITOratio[15],whereIstandsfortheintegralintensityofthecorrespondingvibrationalmode.Thepeaksataboutω2LA=610cm?1andω2TO=960cm?1areovertonesofthemaina-SiωLAandthemaina-SiωTO,respectively[16].Inourcase,theRamandatabetween600cm?1and1000cm?1arenotanalyzedduetotheoverlapofovertones.TheRamanspectraofa-Si:HthinfilmsdepositedatdifferentgastemperaturesareshowninFig.4.ItcanbeseenthatallthethinfilmsstudiedherehavetypicalRamanfeaturesofa-Si,namely,thebroadTOpeakatapproximately480cm?1.TheTOpeakpositionshiftsby3.61cm?1withtheincreaseofTgbutisstillintheamorphousregion.Ontheotherhand,ΓTOdecreasesby1.18cm?1.ThisresultindicatesthattheincreaseofgastemperatureleadstotheimprovementofSROina-Si:Hthinfilmsbutnottothecrystallization.Inaddition,itisreportedthattheshiftofωTOalsodependsontheintrinsicstressinthethinfilms[17].AccordingtothechangesinΓTO,theΔθhasbeenestimatedtodescribequantitativelythevariationofSRO.Fig.3.DerivativeESRspectraofa-Si:HthinfilmsdepositedatdifferentTg,thedataintheinsetcorrespondfromtoptobottomtoTg=RT,80°C,130°C,and160°C,Fig.4.Ramanspectraofa-Si:Hthinfilmsdepositedatdifferentgastemperatures;theinsetisatypicalRamanspectrumofa-Si:HanditsGauss-deconvolution.Fig.2.Three-dimensionalAFMimagesofa-Si:HthinfilmsdepositedatdifferentTg.(a)RT,rms=3.63nm,d=500.26nm;(b)80°C,rms=1.84nm,d=503.88nm;(c)130°C,rms=1.69nm,d=525.69nm;and(d)160°C,rms=1.50nm,d=681.93nm.ThethicknessdisobtainedfromtheSEmeasurement.AsshowninTable1,thereisadecreaseinthevalueofΔθfrom6.95oto6.75owiththeincreaseofTg.Stolketal.[18]showthatbymeasuringcarrierlifetime,itispossibletorelatetheconcentrationNsofdefectsina-Si:HtothechangeofΔθ.AsshowninFig.5,thereisanevidentpositivecorrelationbetweenΔθandNs.Wespeculateherethatwhenlargerbondangledeviationoccurs,theformationofdefectsisnecessaryforenhancingthestabilityandloweringthestrainenergyofamorphousnetwork.Asmentionedabove,themoredefectsamorphousnetworkgeneratesinthinfilms,thelargerbothILA/ITOandILO/ITOfromRamanmeasurementare.However,whatisinterestinghereisthatthevariationofILA/ITOisoppositetothatofILO/ITOinourexperiment.AsshowninTable1,withtheincreaseofTgfromRTto160°CILA/ITOdecreasesby0.176cm?1whileILO/ITOincreasesby0.144cm?1.Fortheaboveabnormalbehavior,theexactreasonisunclearatpresentandneedsafurtherstudy.Finally,theintensityratioITA/ITOdecreasesby0.022cm?1asTgincreasesfromRTto160°C,whichisindicativeoftheimprovementofMRO.Recently,thecalculationofR.L.C.Vinketal.[19]using1000-atomconfigurationsshowsthattosomedegree,ITA/ITOdependsonΔθwhichisrelatedtoSRO,andthereisanapproximatelylinearrelationbetweenITA/ITOandΔθ.ButthislinearrelationshipisnotapparentinourexperimentasshowninFig.5.Thehydrogenina-Si:Hthinfilmisakeyfactorfordeterminingthepropertiesofmaterials.Comparedtothesiliconinnetworkthathasarigidnon-equilibriumstructure,thehydrogenhasdifferentbondingpropertiesduetoamoremobileequilibriumstructure.Theinformationonthedifferenttypesofhydrogenbondingcanbeextractedfromtheinfraredspectroscopy.ThephononmodesofSi\Hbondsina-Si:Hoccurinthreeenergybands[20]:(i)awaggingmodeat630cm?1whichisalwayspresent,(ii)adoubletin800–900cm?1whoseshapeandintensitydependondepositionconditions,and(iii)modesinrange2000–2100cm?1.Fig.6showsasetofIRtransmittancespectraforsamplespreparedatdifferentgastemperatures.Letusnowconsiderthebandat630cm?1first.ItisobservedthatitsintensitydecreasesslightlywiththeincreaseofTg.ThestudyofShanksetal.[10]revealsthattheintegratedintensityofthisbandisthebestmeasureofhydrogenconcentrationbuttheotherlinesarelessreliable.Consequently,thehydrogencontentCHina-Si:Hthinfilmscanbecalculatedviawhereβistheabsorptioncoefficient,andN=5.0×1022/cm?3istheatomicdensityofcrystallinesilicon.A640isaconstantvaryingastheinverseoftheoscillatorstrength.A640=2.1×1019cm?2isthevalueobtainedbyLangfordetal.[21]andiscommonlyusedfora-Si:Handnc-Si:H.OurcalculationshowsthattheCHdec