Метастабильные процессы в пленках a-Si:H

Многие физические свойства неупорядоченных полупроводников оп­ределяются термодинамической особенностью этого класса материалов: их удаленностью от состояния равновесия, характерного для кристаллов. Со временем такие структуры смещаются в сторону метастабильного равнове­сия. Это является причиной возникновения проблем практического характе­ра, связанных с временной и температурной деградацией характеристик при­борных структур, изготовленных на основе a-Si:H [25]- [30], [40]- [48].

В 1977 г. Стэблер и Вронски обнаружили, что после длительного осве­щения пленок a-Si:H белым светом величина проводимости уменьшается почти на четыре порядка (так называемый эффект Стэблера — Вронски) [40]. Под действием освещения возникает новое метастабильное состояние, обусловленное дефектами. На рис. 3.7 показано увеличение плотности со­стояний в щели подвижности a-Si:H с увеличением времени освещения. Все эти изменения являются, в то же время, обратимыми и после отжига при Т = 150 °С в течение одного часа свойства образца могут быть полно­стью восстановлены.

image137

Рис. 3.7. Зависимость плотности состояний в щели подвижности a-Si:H от времени освещения при различной интенсивности освещения

В транзисторных структурах, изготовленных на основе a-Si:H, обнару­жено влияние электрических полей на свойства материала. В частности, смещение порогового напряжения тонкопленочных полевых транзисторов под действием поля связано с образованием дополнительного числа метаста­бильных дефектов.

В результате проблема деградации характеристик приборных структур является одной из основных в технологии аморфного кремния, которая до настоящего времени полностью не решена.

58