Physical properties and structure ofa-Si_1−x C _x : H alloy films

Summary

Two sets ofa-SiC:H films were deposited by glow discharge in an Ar-SiH₄-CH₄ atmosphere to investigate the effect of a variable CH₄/SiH₄ ratio on the physical properties. The composition of the films was determined by resonant nuclear reaction and by Rutherford backscattering measurements, the optical gap and the index of refraction by transmissivity measurements in the visible-UV-NIR range, the bonding configuration by IR transmissivity measurements and the resistivity and the photo-conductivity by electrical measurements in the dark and under a 500 W/m² illumination. Results indicate that with increasing carbon content the refractive index decreases systematically over all wavelengths, the energy gap increases, the dark resistivity increases, the bonding configuration becomes dominated by carbon-containing chains and the structure more disordered.

Riassunto

Sono stati realizzati film dia-SiC:H mediante glow-discharge in atmosfera Ar-SiH₄-CH₄ con differenti rapporti CH₄/SiH₄. La concentrazione di H nei film è stata determinate usando la reazione di risonanza¹H(¹⁵N, αγ)¹²C ed il contenuto di carbonio mediante spettrometria Rutherford-backscattering. Da misure di trasmittanza e riflettanza nella zona UV-visibile-vicino IR sono state ricavate le costanti ottiche, l'indice di rifrazione, la costante dielettrica, il coefficiente di assorbimento e il gap ottico. Un esame delle bande degli spettri vibrazionali dei vari legami CH, CSi e SiH ottenuti mediante misure di trasmissione nell'IR ha fornito un'interpretazione sulla struttura dei film. Sono state anche realizzate misure di conduttività di buio e di fotoconduttività sotto illuminamento di 500 W/m². I risultati indicano che all'aumentare del contenuto di carbonio l'indice di rifrazione diminuisce sistematicamente per tutte le lunghezze d'onda, il gap ottico aumenta, la conduttività di buio diminuisce e nella configurazione strutturale tendono a prevalere le catene contenenti il carbonio.

Резюме

Ъыли осаждены две системы пленокa-SiC:H в атмосфере Ar-SiH₄-CH₄, чтобы исследовать переменного отношения CH₄/SiH₄ на физические свойства. Состав пленок определяется с помощью резонансных ядерных реакций и измерений обратного резерфордовского рассеяния. Также определяются оптичззкся щеяь и показатель преломления с помщяю иемерений пронисаемости в видимойультрафиолетовой-близкой инфракрасной области, конфигурацуя связи с помощью измерений инфракрасной проницаемости и удельное сопротивление и фотопроводимость с помошью єлектрических измерений в темноте м при освешении 500 Bt/M². Полученные результаты покасывают, что с увеличением содержания углерода показатель преомления систематически уменьшается для всех длин волн, єнергетическая щель увеличивается, темновое сопротивление увеличивается, конфигурация связи становится доминирующей за счет углерод-содержащих цепочек и структура становится более разориентировнной.