光致衰退效应
也称S-W效应。a-Si∶H薄膜经较长时间的强光照射或电流通过,在其内部将产生缺陷而使薄膜的使用性能下降,称为Steabler-Wronski效应。
对S-W效应的起因,至今仍有不少争议,造成衰退的微观机制也尚无定论,成为迄今国内外非晶硅材料研究的热门课题。总的看法认为,S-W效应起因于光照导致在带隙中产生了新的悬挂键缺陷态(深能级),这种缺陷态会影响a-Si∶H薄膜材料的费米能级EF的位置,从而使电子的分布情况发生变化,进而一方面引起光学性能的变化,另一方面对电子的复合过程产生影响。这些缺陷态成为电子和空穴的额外复合中心,使得电子的俘获截面增大、寿命下降。
在a-Si∶H薄膜材料中,能够稳定存在的是Si-H键和与晶体硅类似的Si-Si键,这些键的键能较大,不容易被打断。由于a-Si∶H材料结构上的无序,使得一些Si-Si键的键长和键角发生变化而使Si-Si键处于应变状态。高应变Si-Si键的化学势与H相当,可以被外界能量打断,形成Si-H键或重新组成更强的Si-Si键。如果断裂的应变Si-Si键没有重构,则a-Si∶H薄膜的悬挂键密度增加。为了更好地理解S-W效应产生的机理并控制a-Si∶H薄膜中的悬挂键,以期寻找稳定化处理方法和工艺,20多年来,国内外科学工作者进行了不懈的努力,提出了大量的物理模型,主要有弱键断裂(SJT)模型、“H玻璃”模型、H碰撞模型、Si-H-Si桥键形成模型、“defect pool”模型等,但至今仍没有形成统一的观点。
