J. Physique Lett. 42, 373-376 (1981)
DOI: 10.1051/jphyslet:019810042015037300

Thickness dependence of hydrogen in a-Si : H films deposited on c-Si

J.F. Currie¹, P. Depelsenaire¹, S. Galarneau¹, J. L'Ecuyer², R. Groleau², J.C. Bruyère³ et A. Deneuville<sup>3

1</sup>  Département de Génie Physique, Ecole Polytechnique de Montréal, C.P. 6079, Succ. A, Montréal, Québec H3C 3A7, Canada
²  Laboratoire de Physique Nucléaire, Université de Montréal, Canada
³  Groupe des Transitions de Phases, C.N.R.S., B.P. 166, 38042 Grenoble Cedex, France

Abstract
We have measured the total hydrogen content and the concentration of hydrogen bonded as SiH or SiH2 versus the thickness, d, of a-Si : H films deposited on c-Si from 0.2 μ to 1.6 μ. The relative ratio of bonded hydrogen decrease from ≈ 1 (d ≤ 0.2 μ) to a minimum of 0.5 (d ≈ 0.6 μ) then reaches a nearly constant value of 0.8 above d ≈ 0.9 μ. There is a significant decrease of the total hydrogen content ( ˜ 5 %) in the lower thickness range ( d < 5 000 Å). These effects are discussed in relationship with our previously published model on the role of hydrogen in this material.

Résumé
Nous avons mesuré la concentration totale d'hydrogène et la concentration d'hydrogène lié en SiH et SiH2 en fonction de l'épaisseur, d, de films de a-Si : H déposé sur c-Si avec des épaisseurs variant de 0,2 à 1,6 μ. Le contenu relatif d'hydrogène lié varie de ≈ 1 ( d ≤ 0,2 μ) à un minimum de 0,5 (d ≈ 0,6 μ) pour atteindre ensuite une valeur presque constante (˜ 0,8) au-dessus de 0,9 μ. Il y a une décroissance significative ˜ 5 % du contenu total en hydrogène quand l'épaisseur croit jusqu'à 0,5 μ. Ces effets sont discutés en relation avec notre modèle sur le rôle de l'hydrogène dans ce matériau.

PACS
6170W - Impurity concentration, distribution, and gradients.
6855 - Thin film growth, structure, and epitaxy.

Key words
amorphous semiconductors -- elemental semiconductors -- hydrogen -- impurity distribution -- semiconductor thin films -- silicon -- Si:H films -- SiH -- SiH sub 2 -- H content -- thickness dependence -- Si substrate -- H bonded -- amorphous film -- semiconductor