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Reversible changes in temperature dependence of electric conductivity of hydrogenated amorphous silicon caused by proton irradiation

陽子線照射した水素化アモルファスシリコンにおける電気伝導度の温度依存性の可逆的変化

佐藤 真一郎; 大島 武

Sato, Shinichiro; Oshima, Takeshi

水素化アモルファスシリコン薄膜の電気伝導度および光伝導度の陽子線照射による温度依存性の変化を調べることで、照射により電気伝導メカニズムが変化することを明らかにした。具体的には、高フルエンス照射によって温度依存性は劇的に変化し、バンド伝導からフェルミ準位付近の局在準位を介してキャリアが伝播するホッピング伝導へと変化する。一方、照射により発生したホッピング伝導は室温以上に昇温することで消失し、再びバンド伝導に戻ることが判明した。これら一連の変化は照射により局在準位が劇的に増加したこと、室温においてもこの準位が消失することによって発生すると結論できた。

We investigate temperature dependence of electric conductivity and photoconductivity of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films due to energetic proton irradiation and clarify the change in dominant electric conduction mechanism. The results show that the high fluence proton irradiation changes the dominant electric conduction mechanism from the band transport of thermally excited carriers through the extended states to the hopping transport based on the carrier transport via localized states near the Fermi level. The hopping conduction has the weak temperature dependence which disappears at elevated temperature and the strong temperature dependence based on the band conduction appears again. We conclude that the change in dominant electric conduction mechanism is caused by the increase in localized density of states.

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