The specimens used in the investigation of electrical conductivity in amorphous silicon were prepared by the high vacuum deposition method. Substrate temperatures were between 290˚K and 570˚K, and deposition rates of less than 4A/$\sec$ were employed during deposition.
The effect of vacuum annealing, oxidation, and hydrogenation on the transport in these specimens was investigated through the measurement of the conductivity as a function of temperature. Relatively, slowly deposited a-Si films above 200℃ showed more or less singly activated process above room temperature rather hopping conduction. These specimens also showed deep-lying Fermi levels (0.58 eV) and the room temperature conductivity was $10^{-4}$ times lower than that of fast deposited samples. Vacuum annealing at succesively higher temperatures lowered the conductivity and the position of Fermi level further until 350℃ was reached. The oxidation of these specimens was found to be ineffective in reducing localized states in the band gap. The hydrogenation, on the other hand, was an effective method for this purpose, giving conductivities with high activation energies seen in other densely packed samples. In low temperature region variable range hopping and phonon-assisted nearest-neighbor hopping mechanisms were also observed. The analysis of the results were carried using various theoretical models.
비정질반도체 실리콘의 전기전도를 측정하기 위하여, 고진공증착에 의하여 얻은 박막의 시료를 사용하였다. 진공증착시 온도는 290K 에서 570K 까지로 변화시키고 증착속도는 4 Å/$\sec$ 보다 작게 하였다. 시료는 제작후 진공 열처리 (anneal), oxidation, hydrogenation 등의 처리를 통하여 시료의 전기적 성질이 변함을 측정하고, 이는 전기전도의 온도 의존성으로 설명되었다. 여기서 비교적 높은 온도에서 1Å/$\sec$ 정도의 느린 증착 속도로 제작된 시료는 상온이상의 온도에서 전기전도의 singly activated process 를 보였고, Fermi 준위의 깊이도 0.58eV 정도였으며, 빠른 속도로 증착된 시료보다 전기전도도가 매우 낮았다. 그리고 높은 온도로 진공 열처리를 하므로도 전기전도는 낮아지고 Fermi 준위의 깊이는 깊어졌다. 그러나 400℃의 anneal 에서는 Fermi 준위의 깊이가 얕아졌다. 또한 oxidation 이 된 시료에서는 band gap 의 localized states 를 효과적으로 감소시킬 수 없는데 반하여, hydrogenation 에 의하여는 이 점에 효과적이었기 때문에, 다른 우수한 시료들과 같이 높은 activation energy를 갖는 전기전도가 일어났다. 그리고 저온부에서 일어나는 hopping mechanism 이 관찰되었으며, 그 결과는 이론적인 model 을 통하여 고찰되었다.
