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Erschienen in:

24.05.2016

Influence of RF power on structural optical and electrical properties of hydrogenated nano-crystalline silicon (nc-Si:H) thin films deposited by PE-CVD

verfasst von: Ashok Jadhavar, Amit Pawbake, Ravindra Waykar, Vaishali Waman, Sachin Rondiya, Omkar Shinde, Rupali Kulkarni, Avinash Rokade, Ajinkya Bhorde, Adinath Funde, Dinkar Patil, Habib Pathan, Sandesh Jadkar

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 12/2016

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Abstract

We report synthesis of hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) thin films by using conventional plasma enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD) system from gas mixture of pure silane (SiH4) and hydrogen (H2). We investigated the effect of RF power on structural, optical and electrical properties using various characterization techniques including Raman spectroscopy, FTIR spectroscopy, UV–visible spectroscopy etc. Low angle XRD and Raman spectroscopy analysis revealed that the RF power in PE-CVD is a critical process parameter to induce nanocrystallization in Si:H films. The FTIR spectroscopy analysis results indicate that with increase in RF power the predominant hydrogen bonding in films shifts from Si–H to Si–H2 and (Si–H2)n bonded species bonded species. However, the bonded hydrogen content didn’t show particular trend with change in RF power. The UV–visible spectroscopy analysis shows that the band tail width (E04–ETauc) with increase in RF power. The defect density and Urbach energy also increases with increase in RF power. The highest dark conductivity (and lowest charge carrier activation energy) was obtained for the film deposited at RF power of 125 W indicating that 125 W is optimized RF power of our PE-CVD unit. At this optimized RF power nc-Si:H films with crystallite size ~3.7 nm having good degree of crystallinity (~86.7 %) and high band gap (ETauc ~ 2.01 eV and E04 ~ 2.58 eV) were obtained with a low hydrogen content (6.2 at.%) at moderately high deposition rate (0.24 nm/s).

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Metadaten
Titel
Influence of RF power on structural optical and electrical properties of hydrogenated nano-crystalline silicon (nc-Si:H) thin films deposited by PE-CVD
verfasst von
Ashok Jadhavar
Amit Pawbake
Ravindra Waykar
Vaishali Waman
Sachin Rondiya
Omkar Shinde
Rupali Kulkarni
Avinash Rokade
Ajinkya Bhorde
Adinath Funde
Dinkar Patil
Habib Pathan
Sandesh Jadkar
Publikationsdatum
24.05.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 12/2016
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-016-5024-1