수소화된 비정질 탄소 박막에서의 지속광전기전도도

Persistent Photoconductivity in Hydrogenated Amorphous Carbon Thin Films

본 연구에서는 LFPCVD법으로 수소화왼 비정질 탄소(a-C:H) 박막을 제작하였으며, 수소화된 비정질 규소 (a-Si:H)에서 주로 나타나는 지속광전기전도도(PPC) 현상을 a-C:H에서 처음으로 관찰하였다. 관찰된 PPC의 크기는 실온에서 암전기전도도의 3배 이상이며, 수 시간 이상 지속되었다. PPC의 크기는 조광시간이 증가함에 따라서 증가를 하며, 조광온도가 증가함에 따라서는 감소를 하여 $120^{\circ}C$ 이상에서 완전히 사라졌다. 또한 PPC의 붕괴는 확장지수붕괴(Stretched Exponential Decay) 함수로 설명할 수 있었다. 이로 미루어 볼 때 a-C:H에서의 PPC는 시료의 이질성과 밀접한 관련이 있다고 생각된다.

Hydrogenated amorphous carbon(a-C:H) films were fabricated by the low-frequency (60Hz) glow discharge of the mixture of methane and hydrogen, and their electrical properties were investigated. We observed that a-C:H films show the persistent photoconductivity(PPC) by illumination of heat-filtered while light for a few seconds. The PPC was about 10 times larger than the annealed dark conductivity. The samples clearly showed metastable characteristics. With increasing illumination times from 1 to 100 min, the annealing activation energy of the PPC was about 0.39eV. The annealing temperature at which the PPC disappeared increasing from $100^{\circ}C$ to $130^{\circ}C$. Illumination longer than 80 min leads to the formation of ${\pi}$ defects and to the decrease of PPC. From these results, we tentatively propose that the states in the ${\pi}$ band act as deep trap centers generating the metastabilities.