Illumination Intensity and Spectral Dependence of the Hole Capacitance of Amorphous Silicon in Metal-insulator-semiconductor Structure

ü

< Fg \-t\  #Q‹" ìøÍ6£x`¦ ˜ÐsHt\¦ ›¸ %i. ›¸\ 6 x)a r«ÑH Glass/ITO/n⁺–a–

Si:H/a–Si:H/a–SiNx:H/Mo íH"f_ %i~½Ó†¾Ó MIS ½¨›¸s. ™è_ C–V :£¤$í“Ér ×æçߖ ÅÒú (10 kHz

< f < 1 Hz)_ p™è“§ÀӒ ñ\¦ ئ§4rv“¦ ¢¸ {9’ ñ_ 0A©œ‚Z>s 0pxôÇ ÅÒú“¦&ñ7£x;Ÿ¤l\¦



6 x #Œ 8£¤&ñ %i. ™è_ f.Ë C–V :£¤$í“Ér ›¸ Fg_ [jl\ y©œôÇ _”>r$í`¦ °úH. ¢¸ôÇ q&ñ|9 z



´o–BH ™è_ f.Ë HJr‡Û¼ Û¼&7˜àÔ!3“Ér s Óüt|9_ Fgf¨Ãº Û¼&7˜àÔ!3õ q5pwôÇ 1lx`¦ ˜Ð“.s©œ _

 õ[þt“Ér &h]XôÇ —¸+þA`¦ :ŸxK [O"î %i.

PACS numbers: 73.61.Je, 78.40.pq, 78.66.-w Keywords: q&ñ|9 z´o–BH, f.Ë HJr‡Û¼, Fg›¸ ´òõ

I. "e Â]Ø

Ã

º™èo)a q&ñ|9 z´o–BH (hydrogenated amorphous sil- icon : a–Si:H) MIS (metal–insulator–semiconductor)+þA

™

è\ @/K s ™è[þt_ f.Ë C–V (capacitance-voltage) :

£

¤$í_ 8£¤&ñÅÒú x9 “:r•¸_”>r$ís ·ú¡"f ƒ½¨÷&%3.

8

£

¤&ñÅÒú _”>r$í ƒ½¨\"f a–Si:H–a–SiNx:H MIS ™è



_ âĺ ©œ“:r\"f ¢-a„ôÇ ™èúîrìøÍ (f.Ë) HJr‡Û¼





H 0.1 Hz s _ ÅÒú\"fëߖ 0px 
 ÂÒìr&h“ f.Ë H

Jr‡Û¼H 10³Hz\"f•¸ 0px†<Ês SX‰“÷&%3. ôǼ# 8

£

¤&ñ“:r•¸ _”>r$í ƒ½¨\"fH 8£¤&ñ“:r•¸\¦ 7£x†<Ê\  C–V /BG‚_ +þAI\"f þj™è°úכ_ 7£xü< s\ Ér /BG‚ _

 ¨îòøÍo ‰&³©œs ̺§Â s ›'a¹1Ï÷&%3. ¢¸ôÇ f.Ë HJr

‡



Û¼H a–Si:H_ \-t̓s (Eg)_ ]XìøÍ\ K{©œ H ß¼ l

_ “:r•¸ Ö¸$ío \-t\¦ f”s SX‰“÷&%3. s©œ_



õ–ÐÂÒ' a–Si:H–a–SiNx:H MIS ™è\"f 8£¤&ñÅÒú ü

< “:r•¸\ Ér f.Ë C–V :£¤$í`¦ [O"î½+É Ãº e”H “/BNçߖ„

%ò%i Åҕ¸ „–f.Ë Òqt$í–F½+Ë —¸+þA”s •¸{9÷&%3 [1–4].

ô



Ǽ#, 8£¤&ñ ÅÒúü< “:r•¸\¦ {9&ñ > Ä»t €"f ™è Ã

ºîrìøÍ\ _ôÇ ìø̈́ HJr‡Û¼ ìøÍ6£x`¦ Ö¸$ío½+É Ãº e

”

H ¢¸ Ér ~½ÓZO`¦ ÒqtyŒ•½+É Ãº e”. s ~½ÓZO ×æ_ 

H HJr‡Û¼ 8£¤&ñ r ™è\ ynC`¦ ›¸ H כ s [5]. ‘:r ƒ½¨\"fH a–Si:H–a–SiNx:H MIS ™è\ @/K

∗E-mail: [email protected]

s

 ™è_ f.Ë C–V :£¤$ís ™è\ ›¸÷&H Fg [jlü<

F 

g \-t (Eopt)\  #Q‹" ìøÍ6£x`¦ ˜ÐsHt\¦ ›¸

%i. ™è_ f.Ë C–V :£¤$í“Ér ›¸ Fg_ [jl\ y©œôÇ _

”>r$í`¦ °úH. ¢¸ôÇ ™è_ f.Ë C − Eopt/BG‚“Ér q&ñ

| 9

 z´o–BH_ Fgf¨Ãº>ú Û¼&7˜àÔ!3õ q5pwôÇ 1lx`¦ ˜Ð

% i

. s©œ_ õ[þt`¦ [O"î½+É Ãº e”H &h]XôÇ —¸+þAõ d” [

þ

ts ]jr÷&%3.

II. ÷mÇ ]Mö

Fig. 1“Ér ‘:r ƒ½¨\"f ]jŒ•ôÇ Glass/ITO/n⁺–a–Si:H/

a–Si:H/a–SiNx:H/Mo ½¨›¸_ %i~½Ó†¾Ó MIS ™è_ ¨î€

•

¸ü< éߖ€•¸s. €$ Ä»o lóøÍ 0A\ ITO (indium tin oxide)\¦ Û¼('aAܼ–Ð 7£x‚ÃÌ %i. Õªo“¦ n⁺–a–Si:H, a–Si:H Õªo“¦ a–SiNx:H 8£x[þt“Ér CVDZO\ _K 7£x‚ÃÌ 

% i

. n⁺–a–Si:H 8£x_ ¿ºaH 40 ∼ 60 nm, a–Si:H 8£x_

¿

ºaH 300 ∼ 500 nm Õªo“¦ a–SiNx:H 8£x_ ¿ºaH 300

∼ 400 nm s. a–SiNx:H 8£x 0A\ 1 mm × 1 mm ß¼ l

_ Mo FK5Åq „FG`¦ Û¼('aAܼ–Ð 7£x‚ÃÌ %i. 7£x‚Ã̝)a Mo/a–SiNx:H/a–Si:H/n⁺–a–Si:H 8£x“Ér 6 mm × 6 mm ß¼ l

_ $3ܼ–Ð zŒ™l“¦
 Qt ÂÒìr`¦ d”yŒ• #Œ ITO FK5Åq 8

£

x`¦ {9ÂÒ ”¸Ø¦r†. r«Ñ[þt“Ér LG-Phillips TFT–LCD

ƒ



½¨z´\ _ø@ #Œ ]jŒ• %i.

Fig. 2H ÅÒú“¦&ñ7£x;Ÿ¤l (Lock–in Amplifier, LIA)

\



¦ s6 xôÇ C–V 8£¤&ñ©œu_ ½¨$핸s. LIAH EG&G Inc._ 7260 DSP LIA\¦ 6 x %i“¦ f”ÀÓ sÛ¼ /BN/åL -444-

Fig. 1. The enlarged top view and cross-sections of Glass/ITO/n⁺-a-Si:H//a-Si:H/a-SiNx:H/Mo MIS struc- ture used in this study.

Fig. 2. Schematic diagram of the setup of the C–V mea- surement using lock-in amplifier system.

6  

x „"é¶Ü¼–ЍH Keithley 230 f”Àӄ·úš/BN/åL©œu\¦ 6 x 

% i

. s ¿º ©œuH IEEE 488.2 GPIB\¦ :ŸxK (ŽÉÓ'–Ð

ƒ



÷&#Q 1lx]j#Q %i. LIA_ lïr’ ñ /BN/åL©œu\

"

f ئ§4)a p™è”;Ÿ¤ (˜Ð:Ÿx 30 mV)_ &ñ‰&³ü< „·úš/BN /

å

L©œu\"f ئ§4)a f”ÀÓsÛ¼ ½+Ëíߖl\"f ½+ËK”



. ½+Ëíߖl\"f ئ§4)a 8£¤&ñ’ ñH MIS ™è_ >sàÔ

„



FG\ K”. 8£¤&ñ’ ñ\ _K MIS ™è_ ?/ÂÒ\ +

þ

A$í)a 0A„ÀӍH MIS ™è_ C€„FG`¦ :ŸxK “ئ÷&

#

Q {9 7£x;Ÿ¤l (Current Pre–Amplifier)\ {9§4)a. {9

7£x;Ÿ¤l\ {9§4)a „ÀӒ ñH „·úš’ ñ–Ð 7 #Q LIA

\

 {9§4)a. LIA\"fH 8£¤&ñ’ ñü< Ér ÅÒú\¦ 

”



 ’ ñH ]Xéߖ “¦ 8£¤&ñ’ ñü< °ú “Ér ÅÒú\¦ ” ’  

ñëߖ`¦ 7£x;Ÿ¤ôÇ. ¢¸ôÇ LIA\"fH {9§4)a ’ ñ\¦ 0A©œ

\

  ìro #Œ ئ§4ôÇ. ئ§4)a ’ ñ ×æ 8£¤&ñ’ ñü<

1 l

x 0A©œ“ $íìr“Ér MIS ™è_ –BH ü‡Û¼\ qYV H €ªœ

Fig. 3. Energy-band diagram used to explain the hole C–

V characteristics of a-Si:H-a-SiNx:H MIS structure [1].

s

“¦ 8£¤&ñ’ ñü< 90^◦_ 0A©œ \¦ ” $íìr“Ér MIS ™è _

 HJr‡Û¼\ qYV H €ªœs. 8£¤&ñ)a ©œ@/&h“ –BH ü

‡Û¼ x9 HJr‡Û¼ °úכ“Ér ³ðïr HJr'\¦ 6 x #Œ ]

X

@/uo )a.

III. +sÇÊÝ õmÍ ÀXØ8ý

1. ŒŸ«‡˜m¹Å W_ËWÄ —¤y¢ ¹Å–ÿ… tVRË–<0+sǶ¥ {¢]kù

Fig. 3“Ér s„_ ƒ½¨\"f, a–Si:H–a–SiNx:H MIS ™è

\

"f f.Ë C–V :£¤$í_ ÅÒú _”>r$íõ “:r•¸ _”>r$í`¦ [O

"

î

l 0AK •¸{9ôÇ —¸+þAs [1]. ‘:r —¸+þA“Ér “/BNçߖ„ 

% ò

%i Åҕ¸„–f.Ë Òqt$í–F½+Ë õ&ñ”`¦ lìøÍܼ–Ð H

—

¸+þAs. ™èúîrìøÍ (f.Ë) ìø̈́©œI\"f ÅÒúü< “:r•¸

\

 Ér ìøÍ6£x`¦ tC H Óüto&h õ&ñ“Ér úîrìøÍ („



) »¡¤'‘©œI\"f_ õ&ñõ ØÔ. „_ âĺ, Êê€

„



FG\"f Òqt$í)a „ ïr ×æ$í%ò%i`¦ SX‰íߖܼ–Ð :Ÿxõ

#Œ „ »¡¤'‘8£x\ sØÔ
 ìøÍ@/–Ð „ »¡¤'‘8£x\"f

~

½

Óئ)a „H ïr ×æ$í%ò%i`¦ SX‰íߖܼ–Ð :Ÿxõ #Œ Êê€

„



FG\"f F½+˝)a. 7£¤ „_ âì2£§“Ér „ »¡¤'‘8£xõ Ê

ꀄFGs_ f”]X&h“ “§:Ÿx\ _K sÀÒ#Q”. Õª

Q
 f.Ë »¡¤'‘_ âĺ\ e”#Q"f f.Ë_ âì2£§“Ér ìø̈́8£x <ʓÉr f

.

Ë »¡¤'‘8£xõ ÊꀄFGs_ f”]X&h“ “§:Ÿx\ _K s À

Ò#Qtt 3lwôÇ. s\ @/ôÇ ôÇ t sÄ»H ÊꀄFG ·ú¡

\

 Z~“ n⁺–a–Si:H8£x M:ëHs. n⁺–a–Si:H8£x\"fH f.Ë

`



¦ Òqt$í t 3lwôÇ. ¢¸ Ér sÄ»H f.˓Ér ±ú“Ér s1lx•¸

\



¦ f”ܼ–Ð ×æ$í%ò%i`¦ SX‰íߖܼ–Ð :Ÿxõ l #Q§>.



"f f.˓Ér /BNçߖ„ %ò%i\ 0AuôÇ Òqt$í-F½+Ë ×æd”

`



¦ B>h–Ð ôÇ “„–f.Ë Òqt$í–F½+Ë” õ&ñ\ _K"f ìøÍ

„



8£xõ ÊꀄFGs\¦ MgAôÇ [1].