The temperature dependences of steady-state photo-luminescence(PL) and photoconductivity($σ_ph$) in hydrogenated amorphous silicon(a-Si:H) have been investigated. A model for recombination processes in a-Si:H has been developed in order to explain the results of the experimental observations.
The existence of shallow radiative hole trap centers is assumed, and transitions between localized states are included in the model in addition to those between extended and localized states. The temperature dependence of the PL below 100K, which is quite different from that above 100K, is probably due to the power-law temperature dependence of the capture cross sections for these radiative hole trap centers. Temperature-dependent recombination kinetics in our model gives a good explanation of the experimental results for photoconductivity.
Finally, the nature of light-induced defects is discussed, and it is concluded that the main defect created by prolonged illumination is the silicon dangling bond.
포토루미네선스와 광전기전도도 온도 의존성 측정을 통하여 수소화된 비정질 규소(a-Si:H) 에서의 잉여수송자 재결합과정에 대하여 연구하였다. 실험결과들을 설명하기 위하여 구체적인 재결합단계들을 제시한 모델을 세웠으며, 이 모델을 기초로 넓은 온도 영역과 빛세기에 대해서 광전기전도도를 계산하였다.
100K 이하의 포토루미네선스의 온도의존성은 100 K 이상의 경우와 완전히 다른 경향을 보이며 갭내 결함밀도등에 영향을 받는다. 이런 저온에서의 온도의존성을 설명하기 위하여 가전도대 근처에 위치한 radiative 양공 포획중심을 가정하였다. 여기에 포획된 양공은 전도대 테일에 포획된 전자와 결합하며 루미네선스에 기여하거나, dangling bond 를 통하여 빛을 내지 않고 재결합한다. 이들 재결합률은 전자밀도에 관여하지 않는다. 이 외에 전도대 테일 상태들에 포획된 전자들이 tunneling에 의하여 dangling bond 상태로 천이하는 과정이 저온에서 중요한 과정임을 확인하였다. 대부분의 온도영역에서 주된 nonradiative 재결합 중심은 dangling bond이며, 오랜 시간 조광 시 생성되는 결함 역시 dangling bond이다. 그리고 장시간 조광에 의하여 양공포획중심의 성질이 바뀔 수도 있다.
