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고감도 탈기체분석법을 이용한 비정질 실리콘의 수소 방출특성 연구
권오민,조재령,김가현 한국물리학회 2020 새물리 Vol.70 No.9
We address hydrogen exodiffusion of hydrogenated amorphous silicon thin films by using thermal desorption spectroscopy. Amorphous silicon has a disordered atomic structure and consists of dangling bonds, which work as electronically active defects. These defects can be passivated by hydrogen, and the material is called hydrogenated amorphous silicon. Hydrogen exodiffusion provides information on Si-H bonding and the microstructure of the material. In this work, we fabricated a series of hydrogenated amorphous silicon thin films of different thicknesses and analyzed the Si-H bonding and the microstructure of the films by using hydrogen exodiffusion. In particular, we observed that the 10-nm thin film showed porous microstructure because the film was still in island/channeling stage of film deposition at initial moments, which is premature for uniform film growth. A complementary analysis using Fourier-transform infrared spectroscopy gave consistent results. 본 연구에서는 고감도 탈기체분석장비를 이용한 비정질 실리콘의 수소 방출 특성 관찰결과를 다룬다. 비정질 실리콘의 원자구조는 무질서하게 배열되어 있으며 전기적 결함으로 작용하는 댕글링 본드를함유하고 있는데, 댕글링 본드에 수소를 결합하여 전기적 결함을 부동태화하며, 이와 같은 상태의 물질을수소화된 비정질 실리콘이라 한다. 탈기체분석법을 이용하여 수소화된 비정질 실리콘의 수소 방출특성을 관찰하면 수소화된 비정질 실리콘 내 Si-H결합과 박막의 미세구조에 대한 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 동일 공정조건으로 두께를 다르게 하여 증착한 수소화된 비정질 실리콘 박막의 수소 방출특성을 관찰하였으며, 박막 두께에 따른 박막의 미세구조의 변화를 관찰하였다. 박막이 10 nm 정도로얇을 경우에는 화학기상증착의 원리에 따라 박막 성장 초기에 아일랜드 상의 미세구조를 취할 것으로유추하였으며 푸리에변환 타원편광분광분석법을 이용한 상보적 분석을 통해 일관성있는 관찰결과를 얻게되었다.
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