: g+ s ÇX N Ë ÷ m ÇP É b ØU c lT c l; c" e Œ Ÿ «M Ä Z Ø ÿ  Y c l; c  \ ¥  ¹ ÅM  ¹ Åy ¢y ¢8 ý Ž Ò Þ

upon adsorption of atmospheric molecules in microcrystalline silicon films. The photo-conductivity followed similar decay-recover processes upon air exposure - thermal anneal cycles as did the dark conductivity. Some films showed a thermal quenching and/or a negative photo-conductivity effect in a specific range of temperature. The time dependence of the conductivity’s decays upon air exposure could be represented by using a stretched-exponential function. A rate equation and a dispersion factor were suggested for the stretched exponential decay.

PACS numbers: 71.23.Cq, 72.20.-i, 73.50.-h

Keywords: Microcrystalline silicon, Atmospheric adsorption, Electrical conductivity

Q

: g+ s ÇX N Ë ÷ m ÇP É b ØU c lT c l; c" e Œ Ÿ «M  Ä Z Ø  ÿ  Y c l; c   \ ¥  ¹ ÅM  ¹ Åy ¢y ¢8 ý  Ž Ò Þ



™ »? g ` @ · ƒ ‘ š0 ² ?† ~ x ^∗

3 l

q Ÿ í@ /† < Ɠ §  ƒ  õ † < Æ@ /† < Æ Ó ü t o † < Æõ , Á ºî ß – 534-729

(2014¸   7 Z 4 7{ 9  ~ à Î6 £ §, 2014¸   7 Z 4 25{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2014¸   7 Z 4 25{ 9  > F  S X ‰& ñ )

p

[ j  & ñ z  ´o – B H ~ à Ì} Œ •\ " f / B N l ì  r  _  f  ¨ ‚ à Ì\    É r € Œ ™ „  l „  • ¸• ¸ü < F  g„  l „  • ¸• ¸_   1 l x \  @ /ô  Ç D

h– Ðî  r µ 1 Ï| õ  [ O " î `  ¦ ™ è> hô  Ç . ~ à Ì} Œ •_  € Œ ™ „  • ¸• ¸ü < F  g „  • ¸• ¸  H / B N l ì  r  _  f  ¨ ‚ à Ì\     Õ ª ß ¼l 

 y Œ ™™ è   H \ P  o‰ & ³ © œ`  ¦ ˜ Г   . / B N l  ì  r  _  “f  ¨ ‚ à Ì-» 1 ς à ̔_  í  H¨ 8 Š õ & ñ \ " f F  g„  • ¸• ¸  H € Œ ™ „  • ¸• ¸

˜

Ð# Œ Šҍ  H  כ õ  q 5 p w ô  Ç “\ P  o-4 Ÿ ¤" é ¶” _   1 l x`  ¦ ˜ Г   . : £ ¤& ñ “ : r • ¸ ½ ¨ç ß –\ " f “\ P & h  y Œ ™@” <  ʓ É r “  s 



-Û ¼ F  g„  • ¸• ¸” ‰ & ³ © œ`  ¦ ˜ Ðs   H r « Ñ[ þ t • ¸ µ 1 Ï| ÷ &% 3  . „  • ¸• ¸  H / B N l ì  r   f  ¨ ‚ à Ì_  ”  ' Ÿ \     “Z þ t # Q

”

  t à º† < Êà º g 1 J” _  r ç ß – _ ” > r$ í `  ¦ t “ ¦ y Œ ™™ èô  Ç . Z þ t # Q”   t à º† < Êà º g 1 J _     o\  ¦ Ä »• ¸   H ì  r í ß –õ 

&

ñ \  @ /ô  Ç    od ” õ  ì  r í ß –> à º\  @ /ô  Ç & ñ $ í & h  — ¸+ þ As  ] jr ÷ &% 3  .

PACS numbers: 71.23.Cq, 72.20.-i, 73.50.-h

Keywords: p [ j  & ñ z  ´o – B H, / B N l ì  r  f  ¨ ‚ à Ì, „  l „  • ¸• ¸

I. " e  ] Ø

p

[ j  & ñ z  ´o – B H (µc-Si:H) ~ à Ì} Œ •\  ™  ¥ y 
 
  H Ô  ¦ î

ß –& ñ $ í _  ô  Ç t   H / B N l ì  r   f  ¨ ‚ à Ì\  _ ô  Ç € Œ ™„  l „  • ¸

∗

E-mail: [email protected]

•

¸ (σ ^d ) _  \ P  o‰ & ³ © œ (aging effect)s  . # Q‹ "  µc-Si:H ~ Ã Ì }

Œ

•[ þ t \ " f ~ à Ì} Œ •`  ¦ / B N l  ×  æ \  ~ ½ Óu  €   ~ à Ì} Œ •_  € Œ ™„  • ¸• ¸

 à º ë ß – C  t  y Œ ™™ è “ ¦ s  ~ à Ì} Œ •`  ¦ ”  / B N  © œI  200 ^◦ C

\

" f ô  Ç r ç ß – & ñ • ¸ \ P  Û  ¦a Ë > (thermal annealing) €   € Œ ™

„

 • ¸• ¸ " é ¶ A _  ° ú כÜ ¼– Ð  r4 Ÿ ¤ ) a  .  r4 Ÿ ¤ ) a € Œ ™„  • ¸• ¸ ° ú כ

“ É

r ~ à Ì} Œ •`  ¦ ”  / B N ×  æ \  ˜ Ð › ' a €   Õ ª@ /– Ð Ä »t ÷ &t ë ß – / B N l  877

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any

medium, provided the original work is properly cited.

Fig. 1. The behavior of σ _d (T ) changes during cooling run after annealing at 200 ^◦ C for µc-Si:H films with the crystalline volume fraction (X _C ) of larger than 60%. The activation energy (∆E) were measured to be between 0.25 and 0.36 eV.

×

 æ \  ” ¸Ø  ¦ r v €    r  \ P  o r  Œ •÷ &“ ¦, s  Qô  Ç \ P  o-4 Ÿ ¤

"

é

¶ _  õ & ñ “ É r : £ ¤Z > ô  Ç q % i & h  ´ òõ 
 
t  · ú §“ ¦ ì ø Í 4

Ÿ

¤ ) a  .

s

 Å Ò] j\  @ /ô  Ç s „  _  ƒ  ½ ¨\ " f  € ª œô  Ç 7 á x À Ó_  r « Ñ [

þ

t õ  8 £ ¤& ñ l Z O [ þ t s   6   x ÷ &% 3   [1–8]. Õ ª! 3 \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ 

“

¦ s  \ P  o‰ & ³ © œ“ É r  f ”  t  Ø  æì  r y  [ O " î ÷ &t  3 l w “ ¦ e ” 



. € Œ ™„  • ¸• ¸ü < † < Êa  F  g„  l „  • ¸• ¸ (σ ph )  H q & ñ | 9  z  ´o 

–

B H (a-Si:H) õ  µc-Si:H ~ à Ì} Œ •_  Ó ü t$ í `  ¦ ½ ©& ñ f ±   H l ‘ : r • ¸

½

¨– Ð" f  6   x ÷ &# Q M ® o  . Õ ª Q
 µc-Si:H_  \ P  o‰ & ³ © œ\ " f

~ Ã

Ì} Œ •_  “\ P  o-4 Ÿ ¤" é ¶ñ _  í  H¨ 8 Š \    É r F  g„  • ¸• ¸_   1 l x \ 

› '

a K " f  H  _  ƒ  ½ ¨÷ &t  · ú §€ Œ ¤ .  Ö  ¦  Q / B N l ì  r  _  f  ¨

‚ Ã

Ì r ç ß –\     „  l „  • ¸• ¸ # Q‹ "  † < Êà º– Ð y Œ ™™ è   H t 

\

 @ /K " f• ¸  f ”  µ 1 ϳ ð  ) a   õ  \ O  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H µc-Si:H ~ à Ì} Œ •\ " f “/ B N l ì  r  _  f  ¨ ‚ à Ì-» 1 ς à ̔\    É r € Œ ™„  

•

¸• ¸ü < F  g„  • ¸• ¸_   1 l x`  ¦ 1 l x r \  › ¸  % i  . Õ ªo “ ¦ /

B

N l ” ¸Ø  ¦ r ç ß –\    É r € Œ ™„  • ¸• ¸ü < F  g„  • ¸• ¸ y Œ ™™ è_  r  ç ß

– _ ” > r$ í `  ¦ › ¸  % i  .  Ö  ¦  Q a-Si:H ~ à Ì} Œ •à Ô ½ ™t Û ¼'  (thin film transistor, TFT) \ " f  s  Û ¼ „  · ú š“  \   



É r e ” > „  · ú š Ô  ¦ î ß –& ñ $ í _  [ O " î \   6   x ÷ &  H “„   Ÿ í S \ ‰ — ¸ + þ

A” [9,10]`  ¦ • ¸{ 9  # Œ µc-Si:H ~ à Ì} Œ •\ " f_  / B N l ì  r   f  ¨

‚ Ã

Ì\    É r \ P  o‰ & ³ © œ`  ¦ [ O " î % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  6   x ô  Ç µc-Si:H ~ à Ì} Œ •“ É r LG Display \  e ” 



 H 13.56 MHz PECVD  © œu – Ð ] j Œ • % i  . 1 ∼ 11%_    { 9

E $ ™ 0 l x • ¸ (SC, [SiH 4 ]/[SiH 4 ]+[H 2 ])\  ¦ ”   1 ∼ 5 Torr_ 

Fig. 2. The Tauc plot (αE) ^1/2 = B(E − E _opt ) of µc-Si:H films with the crystalline volume fraction (X _C ) of larger than 60%. The optical gaps (E _opt ) were measured to be between 1.80 and 1.93 eV.

· ú

š§ 4 _  ì ø Í6 £ x Û ¼\  ¦ 800 ∼ 2000 W _  Ø  ¦§ 4 `  ¦ ”   RF ì ø Í 6

£

x l \ " f ì  r K  # Œ 250 ∼ 300 ^◦ C – Ð Ä »t ÷ &  H 20 cm × 20 cm ß ¼l _  Ä »o  l ó ø Í\  7 £ x ‚ Ã Ì % i  . ] j Œ •ô  Ç r « Ñ[ þ t _

   & ñ ^ ‰& h q  (X ^C )  H Raman í ß –ê ø Íz  ´+ « >Ü ¼– Ð Æ Ò& ñ Ù þ ¡ .

~ Ã

Ì} Œ •_  „  l „  • ¸• ¸  H U  ´s  10 mm, ç ß –   200 µm ß ¼l _ 

Š

© œ ¨ î €  + þ A_  „  F G`  ¦ ~ à Ì} Œ •\  7 £ x ‚ Ã Ì # Œ Keithley 617 „  À Ó

>

\  ¦  6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i  . “ : r • ¸\    É r „  l „  • ¸• ¸_ 



  o  H ”  / B N ×  æ \ " f r « Ñ\  ¦  © œ“ : r \ " f 200 ^◦ C  t  \ P 

“ ¦ (heating), 200 ^◦ C \ " f 1∼2 r ç ß – 1 l x î ß – \ P  Û  ¦a Ë > (an- nealing) ô  Ç Ê ê,  © œ“ : r Ü ¼– Ð Í ‰ ty Œ •   H (cooling) õ & ñ `  ¦  u  9 8 £ ¤& ñ % i  . ~ à Ì} Œ •_  \ P  o  H  © œ“ : r \ " f y n Cs  é ß –  ) a  © œ I

\ " f r « Ñ\  ¦ @ /l  ×  æ \  ” ¸Ø  ¦ † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ à º' Ÿ  % i  . F  g

„

 • ¸• ¸  H % û Û ¼J $ ™-½ + ɖ Ð
 p F  g " é ¶ \ " f Ø  ¦§ 4 ô  Ç y n C`  ¦ 650 ± 50 nm  ½ ™× ¼J Û ¼€ 9 ' – Ð # Œõ ô  Ç  6 £ § 10 ¹⁶ cm ⁻² s ⁻¹ _  F  g5 Å q ß

¼l – Ð › ¸] X  # Œ 8 £ ¤& ñ % i  . F  g È Òõ Z O  (optical trans- mission) õ  CPM (constant photocurrent method)`  ¦   6

 

x # Œ ~ à Ì} Œ •_  \  -t  Ì “ s_  ß ¼l ü < F  gf  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ S X

‰ “   % i  .

III. + s Ç Ê Ý

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f ] j Œ •ô  Ç µc-Si:H ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r @ /> h X C ≥ 60%

7

£

¤ ^ ‰& h   & ñ q   H r « Ñ[ þ t s  . Figure 1“ É r ‘ : r ƒ  ½ ¨\ 

"

f ] j Œ •ô  Ç µc-Si:H ~ à Ì} Œ •[ þ t _  € Œ ™„  • ¸• ¸\  ¦ 1000/T \  @ /K  Õ

ª 2 ; Arrhenius Õ ªA á Ôs  .  « Ñ[ þ t“ É r ~ à Ì} Œ •`  ¦ \ P  Û  ¦a Ë >

Ê

ê y Œ ™\ P õ & ñ \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç  כ 7 £ ¤ / B N l ì  r  _  f  ¨ ‚ à Ìs  ¢ - a

„

 y  ] j   ) a  © œI \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç  כ s  . ~ à Ì} Œ •“ É r σ d (T ) =

σ 0 exp(−∆E/kT ) – Ð ³ ðr ÷ &  H ð\ P & h   Ö ¸$ í  o  1 l xñ`  ¦ ˜ Ð

Fig. 3. CPM optical absorption spectra of µc-Si:H films with the crystalline volume fraction (X C ) of larger than 60%. For comparison, the typical spectra of a-Si: H and c-Si were also displayed.

s

 9  Ö ¸$ í  o\  -t  (∆E)  H 0.25 ∼ 0.36 eV _  ß ¼l s  .

s

 ° ú כ“ É r X C ≥ 50% _  µc-Si:H ~ à Ì} Œ •[ þ t \ " f { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð › ' a

¹

1 Ï÷ &  H ° ú כ[ þ t s   [1,3,5,6]. s – РÒ'  µc-Si:H ~ à Ì} Œ •_  € Œ ™

`

…Ø Ôp  \  -t  (E F )  H  © œ{ © œy  „  • ¸@ /A á ¤ \  ] X   H K  e ” 6 £ §

`

 ¦ · ú ˜ à º e ”  .

Figure 2  H Fig. 1 \   6   x ) a ~ à Ì} Œ •[ þ t \  @ /K  F  g È Òõ  Û

¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ 8 £ ¤& ñ “ ¦ Õ ª כ Ü ¼– РÒ'  > í ß –ô  Ç F  gf  ¨ à º> à º (α)\  ¦ Tauc Plot ô  Ç   õ s  . Figure 2– РÒ'  ~ à Ì} Œ •[ þ t _  F 

g † < Æ& h  \  -t  Ì “ s (E _opt )“ É r 1.80 ∼ 1.93 eV _  ß ¼l – Ð >  í

ß –÷ &% 3  . Figure 3“ É r Fig. 1 \ " f  6   x ) a ~ à Ì} Œ •[ þ t \  @ /K  CPM`  ¦  6   x # Œ 8 £ ¤& ñ ô  Ç F  gf  ¨ à ºÛ ¼& 7 ˜à Ô! 3 [ þ t s  . q “ §

\

 ¦ 0 AK  a-Si:H_  @ /³ ð& h “   F  gf  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ    & ñ z  ´o 

–

B H (c-Si) _  F  gf  ¨ à ºÛ ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ † < Êa  Õ ª§ 4  . 8 £ ¤& ñ  ) a Û ¼& 7 ˜ à

Ô! 3 “ É r l ” > r \  µ 1 ϳ ð  ) a   õ [ þ t õ  1 l x{ 9 ô  Ç : £ ¤f ç `  ¦ ° ú   H   [11]. µc-Si:H _  Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 \ " f 1.1 eV   H ~ ½ Ó\ " f_  f  ¨ à º  H

 

& ñ { 9  [ þ t \  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð, 1.3 ∼ 1.7 eV ½ ¨ç ß –\ " f_  f  ¨ Ã

º  H   & ñ { 9   â >  © œI [ þ t \  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð Õ ªo “ ¦ 1.7 eV s

 © œ\ " f_  f  ¨ à º  H a-Si:H \  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð K $ 3 ½ + É Ã º e ” 



.

Figure 4  H X C ≈ 65%“   µc-Si:H\  @ /K  \ P -\ P  Û  ¦ a Ë

>-Í ‰ ty Œ •-\ P  o_  í  H¨ 8 Š õ & ñ \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç σ _d vs. 1000/T ü <

σ ph vs. 1000/T / B G‚  s  . s  Qô  Ç \ P  o-4 Ÿ ¤" é ¶ _  % i õ & ñ

“ É

r : £ ¤Z > ô  Ç q % i & h  ´ òõ 
 
t  · ú §“ É r G  ì ø Í4 Ÿ ¤ ) a  .

Figure 4 \ " f ðσ d vs. 1000/Tñ \  @ /ô  Ç Õ ªa Ë >“ É r s „  \  µ 1 Ï

³

ð  ) a   õ [ þ t \ " f• ¸ µc-Si:H_  / B N l ì  r   f  ¨ ‚ à Ì\  _ ô  Ç \ P 



o_  7 £ x  – Ð+ ‹ ] jr ÷ &% 3   [1, 3, 5, 6].  © œ“ : r \ " f_  f  ¨ ‚ Ã Ì õ

& ñ ×  æ \  ~ à Ì} Œ •_  € Œ ™„  • ¸• ¸  H @ /| Ä Ì 10 ³ C  y Œ ™™ è % i  .

\ P

 Û  ¦a Ë > õ & ñ Ê ê\  s “ É r Í ‰ ty Œ •õ & ñ \ " f € Œ ™„  • ¸• ¸  H 0.43 eV _   Ö ¸$ í  o \  -t \  ¦ ° ú   H  . f  ¨ ‚ à Ìõ & ñ Ê ê\  s “ É r \ P 

Fig. 4. The representative behavior of σ d (T ) and σ ph (T ) changes during heating-cooling-aging cycle for µc-Si:H film with a crystalline volume fraction (X C ) of 65%, an activation energy (∆E) of σ d (T ) of 0.43 eV at cooling run, and film thickness(d) of 0.87 µm.

õ

& ñ \ " f ~ à Ì} Œ •“ É r  A – Ð † ¾ Ó   H ¡ óe ” `  ¦ ° ú   H  1 l x`  ¦ ˜ Ð

“

  . s  õ & ñ \ " f σ ^d   H 1000/T >2.8 ½ ¨ç ß –\ " f  H ð\ P & h 

 Ö

¸$ í  o  1 l xñ s   ½ + É Ã º e ” “ ¦, 1000/T < 2.8 ½ ¨ç ß –\ " f  H

“‡ ‡ 8 Al + þ A  1 l x (hopping conduction)ñ s   ½ + É Ã º e ”  .

“\ P & h   Ö ¸$ í  o  1 l xñ ½ ¨ç ß –Ü ¼– РÒ'  > í ß –  ) a  Ö ¸$ í  o \  - t

  H 1.2 eV s  .   õ & h Ü ¼– Ð / B N l ì  r   f  ¨ ‚ à ̓ É r µc-Si:H _

 € Œ ™ ` …Ø Ôp  \  -t  0 Au \  ¦ „  • ¸@ /  A  0.43 eV \ " f 1.2 eV – Ð s 1 l x r (   “ ¦ ½ + É Ã º e ”  .

Figure 4 _  σ ph vs. 1000/T / B G‚  “ É r ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f % ƒ6 £ §

˜

Г ¦÷ &  H  « Ñs  . Õ ªa Ë >Ü ¼– РÒ'  \ P -\ P  Û  ¦a Ë >-Í ‰ ty Œ •-\ P 



o_  „   í  H¨ 8 Š õ & ñ \    5 g € Œ ™„  • ¸• ¸ü < F  g„  • ¸• ¸ " f– Ð



© œ › ' a› ' a > \  ¦ f ” `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . F  g„  • ¸• ¸_   â Ä º, f  ¨ ‚ à Ì_ 

 

õ – Ð ` …Ø Ôp ï  r 0 A s 1 l x # Œ  ½ ™× ¼ Ì “ s î  r X <\  0 Au 

†

< Ê\     Å Òכ ¹ F   ½ + Ë×  æd ” [ þ t s  „    ð_   ` …Ø Ôp  ï  r 0 A (E <sub>f n</sub> )ñ ü < f . Ë ð _   ` …Ø Ôp  ï  r 0 A (E f p )ñ  s \  Z  ~ s Ù ¼– Ð +

‹ s [ þ t s   Ö ¸$ í  o÷ &# Q „  • ¸„   [ þ t _  F   ½ + ËÖ  ¦ s  7 £ x  

“

¦   " f „  • ¸„   [ þ t _  à º" î s  y Œ ™™ èô  Ç  כ Ü ¼– Ð [ O " î ½ + É Ã

º e ”   [12].

 H \ P  o‰ & ³ © œ`  ¦ ˜ Ðs   H µc-Si:H ~ à Ì} Œ •[ þ t \  @ /K " f s [ þ t _

 € Œ ™„  • ¸• ¸_  “ : r • ¸_ ” > r$ í s  q 5 p w ½ + Ét  • ¸ s [ þ t _  F  g„  

•

¸• ¸_  “ : r • ¸_ ” > r$ í s   € ª œ½ + É Ã º e ” 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   % i  . 



© œ Å Ò3 l q ÷ &  H  כ “ É r Fig. 5 _  ð\ P & h  y Œ ™@ (thermal quench- ing, TQ) ´ òõ ñü < Fig.. 6_  ð s  -Û ¼ F  g„  • ¸• ¸ (negative photoconductivity, NPC) ´ òõ ñ µ 1 ÏÒ q t   H r « Ñ[ þ t _  ” > r F

s  . TQ  H : £ ¤& ñ “ : r • ¸½ ¨ç ß –\ " f “ : r • ¸ 7 £ x   8 • ¸ F 

g„  • ¸• ¸  H š ¸y  9 y Œ ™™ è   H ‰ & ³ © œs  . NPC  H : £ ¤& ñ “ : r

•

¸½ ¨ç ß –\ " f € Œ ™„  • ¸• ¸ü < F  g„  • ¸• ¸\  ¦ ½ + Ëô  Ç „  ^ ‰„  • ¸• ¸

Fig. 5. The behavior of σ d (T ) and σ ph (T ) changes during heating-cooling-aging cycle for µc-Si:H film with X C of 70%, ∆E of 0.41 eV, and film thickness (d) of 0.87 µm.

Thermal quenching range is designated as TQ on σ ph (T ) curve.

Fig. 6. The behavior of σ _d (T ) and σ _ph (T ) changes during heating-cooling-aging cycle for µc-Si:H film with X _C of 61%, ∆E of 0.19 eV, and film thickness(d) of 0.87 µm.

Negative photo conductivity range is designated as NPC on σ _ph (T ) curves.

€

Œ

™„  • ¸• ¸˜ Ð   Œ • t   H ‰ & ³ © œs  . / B N l ì  r   f  ¨ ‚ à Ì\  _  ô

 Ç \ P  o‰ & ³ © œ`  ¦ ˜ Ðs   H µc-Si:H ~ à Ì} Œ •[ þ t \ > " f s  Qô  Ç : £ ¤ s

 ‰ & ³ © œs 
 
  H  כ “ É r s  ~ à Ì} Œ •[ þ t s   ½ ™× ¼ Ì “ s\   € ª œô  Ç

$ í

| 9 _  ² D G ™ è © œI  (localized states)\  ¦ t “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ r 



ô  Ç .



© œ“ : r \ " f / B N l ” ¸Ø  ¦ r ç ß –\    É r € Œ ™„  • ¸• ¸ü < F  g„  

•

¸• ¸_  y Œ ™û Z  6 £ § Ü ¼– Ð ³ ðr ÷ &  H ðZ þ t # Q”   t à º† < Êà º (stretched-exponential function, SE)” \  ´ ú » ¡ §| ¨ c à º e ” 6 £ §

`

 ¦ þ jœ í– Ð S X ‰ “   % i  .

σ(t) = σ ss − (σ ss − σ 0 )exp[−(t/τ ) ^β ] (1)

Fig. 7. The time rate of both σ _d and σ _ph decay upon air exposure at room temperature for µc-Si:H film which is same with one used for Fig. 1 The symbol is data points and the line is the result of stretched exponential fittings using τ and β parameter values as is designated on the figure.

#

Œl " f σ ⁰   H \ P  Û  ¦a Ë >  © œI \ " f_  „  l „  • ¸• ¸s “ ¦, σ ss   H \ P  o Ÿ í o  ) a  © œI \ " f_  „  l „  • ¸• ¸s  9, ⠍  H Z

þ ta Ë > t à ºs “ ¦, τ   H y Œ ™û Z\    É r r ç ß – © œÃ ºs  . Figure 7“ É r 8 £ ¤& ñ u \  @ /ô  Ç s  : rd ” _  ´ ú » ¡ §  õ s  . β _   â Ä º,

€

Œ

™& ñ • ¸• ¸\  @ /K " f  H 0.40, F  g„  • ¸• ¸\  @ /K " f  H 0.42 – Ð

>

í ß –÷ &% 3  . τ _   â Ä º, € Œ ™„  • ¸• ¸\  @ /K " f  H 80 min, F  g

„

 • ¸• ¸\  @ /K " f  H 250 min  > í ß –÷ &% 3  .

#

Q‹ "  Ó ü t o | ¾ Ó n_  r ç ß –\    É r    oÖ  ¦ s  ‚  + þ A 7 £ ¤ dn/dt

= −kn Ü ¼– Ð Å Ò# Q | 9  M : > à º k  © œÃ º  m “ ¦ { 9 & ñ ô  Ç ì

 r Ÿ í\  ¦ ° ú   H # Œ Q ° ú כÜ ¼– Ð Å Ò# Qt  
 <  ʓ É r r ç ß –\    É r

"

4 † < Êà º (power-law) g 1 J – Ð Å Ò# Q”   €   dn/dt = −kn  H SE _

 K \  ¦ ° ú   H   [12].    oÖ  ¦ d ”  dn/dt = −kn“ É r ¨ î + þ A © œ I

\  e ”   H : £ ¤& ñ Ó ü t o | ¾ Ó n\  # Q‹ "  כ ¹1 l x s  K & ’ `  ¦ M : ‰ & ³ F

_  ¨ î + þ A © œI \ " f D h– Ðî  r ¨ î + þ A © œI – Ð    o   H …  ;s õ 

&

ñ <  ʓ É r Õ ª % i _  õ & ñ `  ¦ ³ ðr ô  Ç . s  M : : £ ¤$ í > à º k  H …  ; s

 õ & ñ ×  æ \  Ÿ í† < ʝ ) a ì  r í ß –´ òõ  (the dispersive effect)\  ¦

@

/³ ð   H “   s  . s  ì  r í ß –“   \  @ /ô  Ç # Œ Q p r & h  — ¸ + þ

A[ þ t s  ] jr ÷ &% 3  . @ /³ ð& h “    כ [ þ t“ É r # Œõ õ & ñ (perco- lation), ( ½ ¨5 Å q _  > 8 £ x& h   r4 Ÿ ¤ (hierarchical relaxation of constraints),  F G  © œ  ñ Œ •6   x …  ;s  (multi-polar interac- tion transitions), r ç ß – ƒ  5 Å q Á º Œ •0 A   6 £ § (a continuous- time random walk) Õ ªo “ ¦ Ÿ í S \ ‰ x 9  s » 1 Ï_  ì ø Í4 Ÿ ¤ õ & ñ (a multiple trapping-detrapping mechanism) s   [13].

IV. À X Ø 8 ý

µ-Si:H“ É r “  & ñ { 9  ”ü < { 9  \  ¦ Ñ ü t  Q “ ¦ e ”   H “  & ñ { 9

  â > €  ”[ þ t – Ð ½ ¨$ í  ) a { 9   › ¸f ” õ  ¢ ¸ s [ þ t s  Ó ü æ 5 g4 R

„

 • ¸„   [ þ t`  ¦ f  ¨ à º # Œ ³ ð€  \   s  -Û ¼ @ /„  8 £ x`  ¦ + þ A$ í ô

 Ç . ³ ð€  _   s  -Û ¼ @ /„  8 £ x Ü ¼– Ð “  K  ~ à Ì} Œ •_  ? / Ò\ 

"

f ³ ð€  `  ¦ † ¾ ÓK  0 A– Ð 6 f# Qt   H „  0 A ` …J $ ™[ >  <  ʓ É r „  • ¸„  



   € 9 8 £ x s  + þ A$ í  ) a  . s   â Ä º   € 9 8 £ x \ " f_  € Œ ™ ` …Ø Ôp  ï

 r 0 A  H „  • ¸@ /– РÒ'  Y O # Qt “ ¦   " f € Œ ™ „  • ¸• ¸  Ö ¸$ í



o \  -t  7 £ x † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ € Œ ™„  l „  • ¸• ¸  H y Œ ™™ èô  Ç .

TQ ü < NPC\  ¦ [ O " î l  0 AK " f  H þ j™ èô  Ç ¿ º 7 á x À Ó_   © œ I

| 9 é ß –s  € 9 כ ¹ô  ÇX < 
  H “ F   ½ + Ë×  æd ”  (recombination center)” s “ ¦   É r 
  H “f . Ë à Ôê Á œ (hole trap)” [12]s  .

“ F   ½ + Ë×  æd ” ”“ É r „   , f . Ë Ÿ í S \ ‰ é ß –€  & h s   _  ° ú  “ É r ì ø ̀  

“f . Ë à Ôê Á œ (hole trap)”“ É r f . Ë Ÿ í S \ ‰ é ß –€  & h \  q K  „    Ÿ í S \ ‰ é

ß –€  & h s  B Ä º  Œ •   ô  Ç . TQ_   â Ä º, F   ½ + Ë×  æd ” “ É r



½ ™× ¼ Ì “ s ×  æd ” \  Õ ªo “ ¦ f . Ë à Ôê Á œ“ É r ×  æd ” \ " f „  @ /A á ¤ Ü ¼

–

Ð 0 Au ô  Ç  â Ä º\  [ O " î  ) a  . € Œ ™ ` …Ø Ôp  \  -t   ½ ™× ¼ Ì “ s _

 ×  æ € © œ   H % ƒ\  0 Au ô  Ç  © œ S ! \ " f ì ø ͕ ¸^ ‰\  F  g`  ¦ › ¸  

€

  Õ ª Ó ü t| 9 _  E ^{f n} õ  E ^{f p}   H E F \  ¦ ×  æd ” Ü ¼– Ð € ª œA á ¤ Ü ¼– Ð Z O 

#

Q4 R F   ½ + Ë×  æd ” õ  f . Ë à Ôê Á œ — ¸¿ º\  ¦ Ñ ü t  Q î ß –>  ÷ &“ ¦ Õ ªA 

"

f l ” > r _  F   ½ + Ë×  æd ” õ  † < Êa  f . Ë à Ôê Á œ• ¸ s ] j  H F   ½ + Ë

×

 æd ” Ü ¼– Ð  Œ •6   x ô  Ç . s   â Ä º F   ½ + Ë×  æd ” _  > hà º Æ Ò

÷

&% 3 6 £ § \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ „  • ¸@ /_  „  • ¸ „   _  à º" î “ É r ß ¼

>

 7 £ x  >  ÷ &“ ¦ ì ø ̀   „  @ /_  f . Ë _  à º" î “ É r › ¸F K ë ß – y Œ ™

™

èô  Ç . 7 £ ¤ F   ½ + Ë×  æd ” ë ß – e ” `  ¦ M :\  q K  F   ½ + Ë×  æd ” õ  f

. Ë à Ôê Á œs  † < Êa  e ” `  ¦ M : ì ø ͕ ¸^ ‰_  F  g„  • ¸• ¸  H  8  H ° ú כ`  ¦

° ú

  H  . s   © œ S ! `  ¦ “  y Œ ™ © œI  (sensitized state)”  ô  Ç .



 y Œ ™ © œI \ " f ì ø ͕ ¸^ ‰_  “ : r • ¸ 7 £ x  €   E _{f n} õ  E f p   H E _F \  ¦ † ¾ Ó # Œ s 1 l x ô  Ç . Õ ª Q€   l ” > r _  F   ½ + Ë×  æd ” “ É r >  5

Å

q K " f F   ½ + Ë×  æd ” Ü ¼– Ð z Œ ™  e ” t ë ß – l ” > r _  f . Ë à Ôê Á œ“ É r s

] j F   ½ + Ë×  æd ” \ " f f . Ë à Ôê Á œÜ ¼– Ð  Ÿ ÷ ¶  . Õ ª Q€   ì ø ͕ ¸

^

‰  H   y Œ ™ © œI \ " f “q    y Œ ™ © œI  (desensitized state)”– Ð



7 “ ¦   " f “ : r • ¸_  7 £ x \    " f { 9 r & h Ü ¼– Ð F  g„  

•

¸• ¸  H y Œ ™™ èô  Ç . s  ‰ & ³ © œs  TQs  .

NPC  H \ P \  -t _   Œ •6   x Ü ¼– Ð Ò q t$ í  ) a „  • ¸@ /_  „  • ¸„  



[ þ t s  y n C (F  g  )_   Œ •6   x Ü ¼– Ð Õ ª 0 l x • ¸ y Œ ™™ è÷ &  H ‰ & ³ © œ s

  ½ + É Ã º e ”  . NPC  H F   ½ + Ë×  æd ” “ É r  ½ ™× ¼ Ì “ s ×  æd ” \ 

>

  ) a  .

Figure 5 ü < Fig. 6\ " f TQü < NPC  H \ P õ & ñ \ " f ÷  r ë

ß –  m   Í ‰ ty Œ •õ & ñ \ " f• ¸ µ 1 ÏÒ q t % i  . s   z  ´“ É r TQ ü <

NPC\  ¦ µ 1 ÏÒ q tr v   H  © œI | 9 é ß –s  / B N l ì  r  _  f  ¨ ‚ à Ì\  _ ô  Ç

\ P

 oõ & ñ \ " f + þ A$ í  ) a  כ s  l ˜ Ð   H ~ à Ì} Œ •_  ] j Œ • r  Å Ò

–

Ð Ò q t$ í  ) a  כ e ” `  ¦ r  ô  Ç .  Ö  ¦  Q f  ¨ ‚ à Ì\  _ K  : £ ¤& ñ 0 A u

\  Æ Ò– Ð Ò q t$ í  ) a  © œI [ þ t \  _ K  E F  s 1 l x “ ¦   

"

f ] j Œ • r  Ò q t$ í  ) a  © œI | 9 é ß –_  $ í | 9 s  F   ½ + Ë×  æd ” \ " f f

. Ë à Ôê Á œÜ ¼– Ð <  ʓ É r f . Ë à Ôê Á œ\ " f F   ½ + Ë×  æd ” Ü ¼– Ð  7 # Q



Œ

•6   x ½ + É Ã º• ¸ e ”  . d ” ô  Ç \ P  o´ òõ \  ¦ ˜ Ðs   H ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r Å Ò

–

Ð   & ñ ^ ‰& h q   H ~ à Ì} Œ •[ þ t s  9 s  Qô  Ç ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r  € ª œ ô

 Ç ³ ð€   © œI ,   & ñ w n   â >  © œI \  ¦ & ’ 6 £ § s  Æ Ò& ñ  ) a   [3].

s

    © œI [ þ t _  [ j Ò& h   † ½ ӓ É r  f ”  S X ‰ “  ÷ &t  · ú §€ Œ ¤ . s 



Qô  Ç  © œI [ þ t õ  „  • ¸@ /_  „  • ¸„    Õ ªo “ ¦ „  @ /_  f . Ë [

þ

t ç ß –\   € ª œô  Ç  © œ  ñ Œ •6   x[ þ t s  s [ þ t _  F  g„  • ¸• ¸_  “ : r • ¸ _

” > r$ í / B G‚  \   € ª œô  Ç — ¸_ þ v`  ¦ ë ß –[ þ t # Q  · p “ ¦ ½ + É Ã º e ”  .

q

& ñ | 9  z  ´o – B H (a-Si:H) \ " f ¸ ú ˜ · ú ˜ 9”   ì  r í ß –´ òõ – Ѝ  H z 

´o – B H W 1à Ô0 >ß ¼\    ½ + Ë÷ &# Q e ”   H à º™ è" é ¶  [ þ t _  ì  r í ß –& h  s

1 l x s  . # Œl " f ì  r í ß –> à º k  H ∼ t ^−α ü < ° ú  “ É r " 4 † < Êà ºg 1 J

–

Ð Å Ò# Qt   H X < s   H à º™ è" é ¶  [ þ t s  W 1à Ô0 >ß ¼– РÒ'  s » 1 Ï

  H X < € 9 כ ¹ô  Ç \  -t  t à º† < Êà ºì  r Ÿ í\  ¦ “ ¦ e ” 6 £ § \  l 

“

 ô  Ç . a-Si:H\ " f SE + þ AI – Ð Å Ò# Qt   H # Œ Q t  …  ;s  õ

& ñ [ þ t“ É r s  ì  r í ß –´ òõ ü < › ' aº   ) a  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 9 & ’  . @ /³ ð

&

h “    כ Ü ¼– Ð, · û  “ É r  ½ ™× ¼Ì “ s ¡ óo  © œI \  ¦ & h Ä » “ ¦ e ” ~   „  



[ þ t`  ¦ / å LÍ ‰ tÜ ¼– Ð “ ¦& ñ r &  Z  ~ € Œ ¤`  ¦ M : r ç ß –_   â õ \   



 „   [ þ t s  & h Ä » © œI \ " f s » 1 Ï   H õ & ñ [13], F  g › ¸ 

\

 _ ô  Ç   † < Ê © œI _  Ò q t$ í õ & ñ [14], Õ ªo “ ¦ ~ à Ì} Œ • à Ô ½ ™t  Û

¼' \ " f „    È Ò{ 9 \  _ ô  Ç e ” > „  · ú š_  y Œ ™û Zõ & ñ [9,10]

1 p x s  .

#

Œl " f   H  & h Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ  ) a „  • ¸• ¸ (σ) ì  r  [ þ t \  _  K

 f  ¨ ‚ Ã Ì  ) a  © œI [ þ t _  x 9 • ¸ (n ^ad ) \  % i Ü ¼– Ð q Y Vô  Ç “ ¦ 

&

ñ ô  Ç , 7 £ ¤ σ(t) ∝ 1/n ^ad .. Õ ª Q€   \ P  oõ & ñ \  @ /ô  Ç    o d ”

“ É r  6 £ § Ü ¼– Ð j þ t à º e ”   [15].

dn ad /dt = k(t)n l P = k(t)(n t − n ad )P (2)

#

Œl " f P   H f  ¨ ‚ à ÌÛ ¼_  · ú š§ 4 s “ ¦, n l “ É r f  ¨ ‚ à Ìì  r  [ þ t \  _  K

 & h Ä »÷ &t  · ú §“ É r ³ ð€   © œI [ þ t _  x 9 • ¸s  . Õ ª Q€   f  ¨ ‚ à Ì

| ¨

c à º e ”   H „  ^ ‰  © œI x 9 • ¸  H n t = n l + n ad – Ð Å Ò# Qt   H X

< s  ° ú כ“ É r y Œ • Ó ü t| 9 \  @ /K  & ñ K ”   ° ú כs “ ¦ s  ° ú כ“ É r ~ à Ì} Œ • _

 ] j Œ •› ¸| \       & ñ  ) a  “ ¦ ^  ¦ à º e ”  . ô  Ǽ #  s  ì  r í

ß –õ & ñ `  ¦ t C    H ì  r í ß –“    k(t)\  @ /K " f  H  6 £ § õ  ° ú   s

  7 H _  | ¨ c à º e ”  .

Ó ü

t o & h  f  ¨ ‚ à ̓ É r Van de Waals j Ë µ\  _ K  Ä »• ¸  ) a  . s  f

 ¨ ‚ à ̓ É r f  ¨ ‚ à Ì÷ &  H ì  r   " é ¶  – Ð ì  r K ÷ &# Q   ½ + Ë   H õ 

&

ñ s   m Ù ¼– Ð f  ¨ ‚ à Ì\  € 9 כ ¹ô  Ç  Ö ¸$ í  o \  -t  \ O “ ¦  



" f t ^−α g 1 J _  ì  r í ß –“     H l @ /½ + É Ã º \ O  . Õ ª Q
 f  ¨ ‚ Ã Ì õ

& ñ \  ? /F   ) a # Q‹ "  Á º| 9 " f e ”  €   s – РÒ'  ì  r í ß –“  



  H  © œÃ º  m “ ¦ { 9 & ñ ô  Ç ì  r Ÿ í\  ¦ ° ú >   ) a   [16]. f  ¨ ‚ Ã Ì õ

& ñ \ " f f  ¨ ‚ à Ìì  r  [ þ t õ  f  ¨ ‚ à ̳ ð€  õ _   © œ  ñ Œ •6   x“ É r f  ¨ ‚ à Ì

³

ð€  _  Ó ü t o & h  Õ ªo “ ¦  o† < Æ& h  ¨ 8 Š â \  _ ” > r ô  Ç “ ¦ ½ + É Ã º e ”

 . Õ ª ¨ 8 Š ⠓ É r ² D G ™ è& h “   " é ¶   C \ P  Õ ªo “ ¦ ³ ð€   Ô  ¦í  H Ó

ü

t <  ʓ É r s p  f  ¨ ‚ Ã Ì  ) a ì  r  [ þ t 1 p x \     s \  ¦ ˜ Ð{ 9  à º e ”

 . f  ¨ ‚ Ã Ì ³ ð€  _  0 Au \    É r s  Qô  Ç ¨ 8 Š â _  s   H ì  r í

ß –õ & ñ \ " f ì  r í ß –> à º ° ú כ\  ì  r Ÿ í\  ¦ ×  ¦ à º e ”  . ˜ Ð  ½ ¨

^

‰& h Ü ¼– Ѝ  H f  ¨ ‚ à Ì& h _  í ß –™ èì  r  \  @ /ô  Ç ðŸ í ré ß –€  & h ñs 



© œÃ º  m “ ¦ f  ¨ ‚ à Ì& h \     ° ú כs  s 
  H 7 £ ¤ ° ú כ_  ì  r

Ÿ

í\  ¦ ° ú   H  . f  ¨ ‚ à Ì_  œ íl \   H Ÿ í S \ ‰ é ß –€  & h s   H f  ¨ ‚ à Ì& h 

\

" f f  ¨ ‚ à Ìs  { 9 # Q
“ ¦ r ç ß –s  t 
 f  ¨ ‚ Ã Ì  ) a 0 Au [ þ t s  7 £ x

† < Ê\     & h & h   8 Ÿ í S \ ‰ é ß –€  & h s   Œ •“ É r 0 Au \ " f f  ¨ ‚ Ã Ì s

 { 9 # Q± ú ˜  כ Ü ¼– Ð Æ Ò& ñ  ) a  .   " f Ÿ í S \ ‰ é ß –€  & h _  ì  r Ÿ í

 V , `  ¦  â Ä º r ç ß –_   â õ \     ì  r í ß –> à º k  H  H ° ú כÜ ¼

–

РÒ'   Œ •“ É r ° ú כÜ ¼– Ð ß ¼l     o÷ &“ ¦   " f    o_  5 Å q

•

¸  H Ö ¼ 94 R   ² D G n ad   H é ß –í  H t à º† < Êà º     Z þ t # Q”   t

à º† < Êà ºg 1 J`  ¦       o½ + É Ã º e ”   [17–19].

V. + s Ç Â ] Ø

 

& ñ q  Z  }“ É r p [ j  & ñ z  ´o – B H ~ à Ì} Œ •\ " f / B N l ì  r  _  f

 ¨ ‚ à Ì\     F  g„  • ¸• ¸• ¸ € Œ ™„  • ¸• ¸ü < q 5 p w ô  Ç \ P  o‰ & ³ © œ`  ¦

˜

Ðe ” `  ¦ S X ‰ “   % i  .  Ö  ¦  Q F  g„  • ¸• ¸  H € Œ ™„  • ¸• ¸\  q  K

 ~ à Ì} Œ •\     \ P & h  y Œ ™@
  s  -Û ¼ F  g„  • ¸• ¸ ° ú  “ É r  

€

ª œô  Ç “ : r • ¸ _ ” > r$ í `  ¦ f ” `  ¦ S X ‰ “   % i  . „  l „  • ¸• ¸  H /

B

N l ì  r  _  f  ¨ ‚ à Ì\     “Z þ t # Q”   t à º† < Êà º g 1 J” _  r ç ß – _

” > r$ í `  ¦ ° ú   H  . Z þ t # Q”   t à º† < Êà º g 1 J _     o\  ¦ Ä »• ¸ 



 H ì  r í ß –õ & ñ \  @ /ô  Ç    od ” õ  ì  r í ß –> à º\  @ /ô  Ç & ñ $ í & h 

—

¸+ þ As  ] jr ÷ &% 3  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r  7 Hë  H“ É r 2013 † < Ƹ  • ¸ 3 l q Ÿ í@ /† < Ɠ § “ §? /ƒ  ½ ¨q  t " é ¶ \  _

 # Œ ƒ  ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

REFERENCES

[1] S. Veprek, Z. Iqbal, R. O. Kuhne, P. Capezzuto and F-A. Sarott et al., J. Phys. C: Solid State Phys. 16, 6241 (1983).

[2] V. Smirnov, S. Reynolds, C. Main, F. Finger and R.

Carius, J. Non-Cryst. Solids 338, 421 (2004).

[3] F. Finger, R. Carius, T. Dylla, S. Klein and S. Okur et al., J. Optoelectron. Adv. Mater. 7, 83 (2005).

[4] R. Reynolds, V. Smirnov, F. Finger and R. Carius, J. Optoelectron. Adv. Mater. 7, 91 (2005).

[5] M. Gunes, R. E. Jonson, S. O. Kasap, F. Finger and A. Lambertz, Phys. Status Solidi C 7, 658 (2010).

[6] G. Yilmaz, E. Turan, M. Gunes, V. Smirnov and F.

Finger et al., Phys. Status Solidi C 7, 700 (2010).

[7] R. Bruggemann and N. Souffi, J. Non-Cryst. Solids 352, 1079 (2006).

[8] M. Gunes, H. Cansever, G. Yilmaz, V. Smirnov and F. Finger et al., J. Non-Cryst. Solids 358, 2074 (2012).

[9] F. R. Libsch and J. Kanicki, Appl. Phys. Lett. 62, 1286 (1993).

[10] M. J. Powell, Appl. Phys. Lett. 43, 597 (1983).

[11] N. Iskz, Ph.D. Thesis, ˙Izmir Institute of Technology, Turkey, 2005.

[12] A. Rose, Concepts in Photoconductivity and Allied Problems, edited by R. E. Marshak (Interscience Publishers, New York·London, 1963), p. 51.

[13] J. Kakalios, R. A. Street and W. B. Jackson, Phys.

Rev. Lett. 59, 1037 (1987).

[14] H. R. Park, J. Z. Liu and S. Wagner, Appl. Phys.

Lett. 57, 2658 (1989).

[15] D. Redfield, Appl. Phys. Lett. 52, 492 (1988).

[16] R. Chen, J. Lumin. 102-103, 510 (2003).

[17] J. Triska, J. F. Conley, R. Presley and J. F. Wager, J. Vacuum Sci. Technol. B 28, C5i1 (2010).

[18] S. Zafar, A. Callegari, E. Gusev and M. V. Fischetti, J. Appl. Phys. 93, 9298 (2003).

[19] C. C. Shih, Y. S. Lee, K. L. Fang, C. H. Chen and

F. Y. Gan, IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 7,

347 (2007).