Study of evaporated amorphous silicon films by frequency dependent conductivity and phase shift analysis of modulated photocurrent methods

Abstract

Bu çalışmanın ilk bölümünde, elektron tabancası yönte miyle buharlaştırılmış amorf silisyum filmlerin a. a. ve d. a. iletkenlik ölçümleri yapılmıştır. A. a. ölçümleri 100 Hz ve 2 MHz frekans aralığında ve 150K ile 400K sıcaklık aralığında gerçekleştirilmiştir. Örneklerin d. a. davranışı 77K ve 250K -1/4 s arasında T yasasına uymaktadır. A. a. iletkenliği Aw şek linde bir bağıntıya iyi bir şekilde uymaktadır. Burada A ve s'nin sıcaklığa bağımlı parametreler oldukları belirlenmiştir. Ölçme sonuçları çift yaklaşımına dayanan klasik modeller ve birleştirilmiş bir kuram olan genişletilmiş çift yaklaşımı modeline (EPA) göre incelenmiştir. 200K sıcaklığın altında a. a. davranışı İlişkili Engel Hoplaması modeli ile yaklaşık olarak izah edilebilse bile frekans ve sıcaklık bağımlılığı hiç bir klasik modelin öngörmediği kadar yüksektir. A. a. ölçme sonuçları EPA hesaplarının öngördüğü evrensel yasayla çok iyi bir uyum göstermiştir. Ancak, EPA sonuçlarına dayalı detaylı sayı sal hesaplar hem sönüm parametresi hem de sıklık parametre si R için makul olmayan sonuçlar vermiştir. Modüle edilmiş fotoakımın faz kayması analizi, PSAMP, metodunun en önemli problemlerinden birisi de band aralığındakivııı durum yoğunluğu, DOS, incelemelerinde bu durum yoğunluğu dağılımına karşı gelen enerji ekseninin belirlenmesidir. Bu problemin çözümü için yeni bir yol önerilmiştir. Bu metodun geçerliliğini doğrulamak ve yöntemin nasıl kullanılacağını göster mek için bir bilgisayar analizi kullanılmıştır. PSAMP metodunun durum yoğunluğu dağılımındaki küçük ölçüdeki değişimlere karşı hassasiyetini ve ayırım gücünü be lirlemek için bir simülasyon kullanılmıştır. Dört ayrı durum yoğunluğu dağılımı gözönüne alınmış ve bunlardan beklenen veriler elde edilmiştir. Sonuçlar PSAMP metodunun durum yoğunluğu dağılımındaki çok küçük değişimlere karşı çok hassas olduğunu göstermiştir. Durum yoğunluğu dağılımı belirlemede çokça kullanılan diğer yöntemlerin hassasiyetiyle de bir karşılaştırma yapılmıştır.

A.c. and d.c. conductivity measurements have been per formed on amorphous silicon films produced by electron gun evaporation. The a.c. measurements have been performed at frequencies between 100 Hz and 2 MHz, and at temperatures between 150K and 400K. The d.c. behavior of the samples obey the T law between 771 and 250K. The a.c. conductivity of the films are well represented by the form Aw, where A and s are determined to be temperature dependent parameters. The data are discussed in terms of classical models based on pair approximation and a unified theory, the extended pair approxima tion, EPA. Although the a.c. behavior can be approximately explained by the Correlated Barrier Hopping model below 200K, the temperature and the frequency dependence are stronger than any classical model predicts. The a.c. data show a perfect agreement with the quasi-universal law predicted by the EPA calculations. However, quantitative calculations with the EPA results give unreasonable values for both the decay parameter a, and the rate parameter R. One of the major problems of the method of Phase shift analysis of modulated photocurrent, PSAMP, for studying thedensity of states in the energy gap of amorphous semiconductors has been the determination of the energy scale corresponding to this DOS profile. A new way of dealing with this problem is presented. A computer analysis is used to confirm the validity of this method and to demonstrate how it can be used. A simulation that is used to determine the sensitivity of the PSAMP method to the differences in the fine scale structures in the DOS distributions is presented. Four DOS distributions are considered and the expected data are obtained. The results show that the PSAMP method is very sensitive to such fine features in the DOS distributions. A comparison is also made with the sensitivity of other techniques commonly used in the determination of the DOS profiles.