Немонокристалічна кремнієва речовина

Цей винахід стосується в цілому напівпровідників. Зокрема, винахід стосується напівпровідникової речовини, що має об'ємну фракцію речовин із проміжним порядком (розміри кристаліту 10-50 Ангстрем), але який не містить у собі розмір об'ємного відсотка, необхідний для утворення перколяційного каналу всередині речовини. Відомий рівень техніки У межах відносно короткого часу напівпровідникові речовини уможливили створення широкого ряду оптичних і електронних пристроїв, які зіграли значну роль у формуванні нашого світу. Вплив напівпровідникових пристроїв поширився від поля військових дій до спортивної площадки і від кухні до космосу. На самих ранніх стадіях напівпровідникова технологія була обмежена використовуванням монокристалічних речовин. Ці речовини були обов'язково високо чистими і мали морфологію з екстремально регулярною і далекою періодичністю. Подвійні і взаємозалежні обмеження періодичності зі стехіометрії обмежували композиційну область, і, отже, фізичні властивості речовин кристалічних напівпровідників. У результаті монокристалічні пристрої були дорогими, важкими для виготовлення й обмеженими у своїх властивостях. Тоді як стандартний підхід диктував у той час, що напівпровідникову поведінку тільки можна виявити у високо упорядкованих речовинах, було визнано S.R.Ovshinsky, що вимоги періодичності можна перебороти, і що напівпровідникову поведінку виявляють у різних неупорядкованих речовинах. У цьому відношенні дивись Stanford R. Ovshinsky, «Reversible Electrical Switching Phenomena and Disordered Structures», Physical Review Letters, vol.21, No20, Nov.11, 1968, 1450(C) і Morell H. Cohen, H. Fritzsche and S.R. Ovshinsky, "Simple Band Model for Amorphous Semiconducting Alloys", Physical Review Letters, vol.22, No20, May 19, 1969, 1065 (C). Відсутність далекої періодичності характеризує неупорядковані речовини. Обмеження періодичності і стехіометрії віддалені в неупорядкованих напівпровідниках, і в результаті тоді можливо помістити атоми в тривимірні конфігурації, попередньо заборонені параметрами решіток кристалічних речовин. Таким чином, був представлений цілий новий спектр напівпровідникових речовин, що мають нові фізичні, хімічні й електричні властивості. За допомогою вибору відповідних композицій речовин можна задано проектувати властивості неупорядкованих напівпровідників у широкому діапазоні величин. Неупорядковані напівпровідники можна осаджувати за допомогою способів для тонких плівок на відносно великі площі і за низьку ціну, і в результаті стали комерційно здійсненними багато типів нових напівпровідникових пристроїв. Перша група неупорядкованих напівпровідників у цілому еквівалентна їх кристалічним аналогам, у той час як друга група виявляє фізичні властивості, що не можуть бути досягнуті кристалічними речовинами. В результаті згаданого вище неупорядковані напівпровідникові речовини досягли широкого визнання, і великий ряд пристроїв, виготовлених із них, знаходить значне комерційне використання. Наприклад, фотогальванічні пристрої з великою площею звичайно роблять з аморфного кремнію і сплавів, заснованих на германії. Такі речовини і пристрої зазначені, наприклад, у патентах США №№4226898 і 4217374 Ovshinsky і інших. Неупорядковані речовини сплавів також використовували для виготовлення фотодетекторних пристроїв для використання в сканерах для документів, у драйверах для дисплеїв LCD, фотокамерах і т.п. У цьому відношенні дивись патент США №4788594 Ovshinsky і інших. Неупорядковані напівпровідникові речовини також використовували в пристроях для збереження великого об'єму оптичних і електронних даних. Аморфні речовини тепер використовують у деякій мірі для застосування великої різноманітності взаємодій між складовими атомами або молекулами на відміну від обмеженої кількості і видів взаємодій, що накладаються кристалічними решітками. У даному винаході переваги кристалічних і аморфних властивостей можуть бути комбіновані для тих пристроїв і застосувань, у яких періодичність є істотною для фізики. Періодичність можна установити в аморфній матриці за допомогою використання даного винаходу. Речовина може містити в собі повторювані в просторі композиційні елементи, атоми, групи атомів або шарів без повної об'ємної заборони кристалічної періодичності. Також можна забезпечити різні конфігурації індивідуальних атомів або груп атомів, які можна комбінувати з іншими атомами або групами атомів і поширити по всій речовині. Як установлено, індивідуальні атоми або групи атомів у цих речовинах не повинні знаходитися в регулярній конфігурації, але можуть мати змінювану просторову конфігурацію, як у, наприклад, поступово змінювану або непослідовну по всій речовині. За допомогою вірного вибору атомів або груп атомів, їх орбіталей і ізольованих конфігурацій можна створити анізотропні ефекти, не дозволені в будь-якому попередньому типі речовини. Ці операції забезпечують змінювані геометричні навколишні умови для того самого атома або ряду атомів так, що ці атоми можна з'єднати з іншими навколишніми атомами в різні координатні конфігурації, а також у незвичайні зв'язки, що не зв'язують, які приводять до зовсім нових хімічних навколишніх умов. Операції забезпечують засоби для організації різних хімічних навколишніх умов, які можна поширити і локалізувати по всій речовині в бажаній просторовій конфігурації. Наприклад, одна частина або частка речовини може мати цілком різні локальні навколишні умови від інших частин. Змінювані електронні стани, що виходять від різних просторових конфігурацій, які формують, і різних хімічних навколишніх умов, які можна проектувати, можна показати в багатьох параметрах, як, наприклад, тип щільності станів або зміна станів у забороненій енергетичній зоні напівпровідника, якщо не врахувати того, що ця щільність станів може бути розташована в просторі. Власне кажучи речовину винаходу представляє речовина, що композиційно модулюється, яке використовує самі концепції нерегулярності, негомогенності, Хаотичності" або локалізованого порядку, яких уникали в попередньому рівні техніки для досягнення переваг, які не були подані в попередніх речовинах. Локальні навколишні умови не повинні бути повторені періодично по всій речовині, як, наприклад, у речовинах, що композиційно модулюються, попереднього рівня техніки. Крім того, речовини, які описані цим винаходом, через вище описані ефекти конкретних типів хаотичності і їх розташування в просторовій конфігурації не можуть бути подані в якості істинно аморфних речовин, які звичайно створюють за допомогою попереднього рівня техніки, тому що речовина представляє більш ніж випадкове розміщення атомів. Може бути досягнуте розміщення атомів і орбіталей конкретного типу, що можуть або взаємодіяти з їх локальним оточенням або один з одним у залежності від їх відстані по всій аморфній речовині й аморфній матриці. Композитна речовина, мабуть, є гомогенною, але позиції орбіталей атомів можуть мати взаємозв'язки, спроектовані для додання особливого значення конкретному параметру, як, наприклад, спінової компенсації або декомпенсації Речовини, так утворені, дають нове значення хаотичності, заснованому не тільки на самих найближчих сусідніх взаємозв'язках, але на "хаотичності" серед функціональних груп, які можуть представляти шари або групи, при величині відстані, яка може бути така ж маленька, як одиночний атомний діаметр. Отже, був поданий абсолютно новий клас "синтетичних нерівноважних мультихаотичних" речовин. Було знайдено, що властивості напівпровідникових речовин у неупорядкованому стані будуть залежати від їх морфології і локального хімічного порядку, і на них можна впливати за допомогою різних способів приготування. Наприклад, нерівноважні виробничі способи можуть забезпечити локальний порядок і/або морфологію відмінні від тих, які досягнуті за допомогою рівноважних способів і в результаті можуть змінювати фізичні властивості речовини. У більшій частині випадків аморфний напівпровідник буде мати більш низьку питому електричну провідність, ніж відповідна кристалічна речовина, і в багатьох випадках енергія ширини забороненої зони, коефіцієнт оптичної абсорбції й електронної енергії активації відповідних аморфних і кристалічних речовин будуть різними. Наприклад, було знайдено, що аморфні кремнієві речовини звичайно мають ширину забороненої зони, яка дорівнює приблизно 1,6-1,8еВ, у той час як кристалічний кремній має ширину забороненої зони, яка дорівнює 1,1еВ. Також важливо відзначити, що аморфні кремнієві речовини мають пряму заборонену зону, у той час як відповідна кристалічна речовина має непряму заборонену зону, і в результаті оптична абсорбція аморфного кремнію значно вище, ніж кристалічного кремнію на межі зони або біля неї. Слід також відзначити, що темнова питома електрична провідність недопованого аморфного кремнію на декілька порядків величини нижче, ніж кристалічного кремнію. Таким чином, можна бачити, що різні фізичні властивості кремнію сильно залежать від його морфології і локального порядку. Аналогічні відношення знайдені у великій кількості інших напівпровідникових речовин. Принцип поданого винаходу полягає у здатності контролювати локальний порядок напівпровідникової речовини від порядку, що відповідає цілком аморфній фазі, через різні інші локальні організації, які включають у себе проміжний порядок, до стану, в якому локальний порядок настільки регулярно періодичний, що речовина знаходиться в монокристалічному стані. Найбільш важливою і цікавою областю даного винаходу є здатність, одержувана за допомогою цього, контролювати локальний порядок напівпровідникової речовини для створення речовини, що має корисні властивості відмінні або від аморфного або кристалічного станів. Різні властивості аморфного і кристалічного кремнію дають різні переваги різним пристроям. Висока рухомість носіїв у кристалічному кремнії важлива у високошвидкісних напівпровідникових схемах, у той час як високий рівень оптичної абсорбції аморфного кремнію ідеальний для фотогальванічних пристроїв, тому що повну абсорбцію світла можна досягти за допомогою відносно тонких шарів речовини, сприяючи одержанню легкого і дешевого пристрою. У деяких випадках одне з властивостей даної морфології і локального порядку напівпровідника може бути ідеальним для конкретної мети, у той час як розмір іншої властивості тієї ж самої речовини не може бути настільки добре придатний. Наприклад, вище відзначена висока оптична абсорбція аморфного кремнію ідеальна для фотогальванічного пристрою; однак, досить широка ширина забороненої зони аморфного кремнію не дозволяє йому приймати довгохвильову частину сонячного спектра. Використання кристалічної речовини з більш вузькою шириною забороненої зони у фотогальванічних пристроях збільшує частку використовуваного спектра світла, і висока питома провідність, висока рухомість і велика довжина дифузії неосновних носіїв у кристалічному кремнії зменшує послідовний опір фотогальванічного пристрою, таким чином, збільшуючи його загальну ефективність; але у випадку заміни кристалічні елементи є відносно товстими через їх низку абсорбцію, і, отже, вони є тендітними, об'ємними і дорогими. Попередньо Ovshinsky і Інші створили речовини, які містили в собі кластери атомів звичайно з діаметром між 12 і 50 Ангстремами. Дивись патент США №5103284, виданий 7 квітня 1992 і з назвою "Напівпровідник з упорядкованими кластерами". Кластери або кристаліти мали ступінь порядку, який відмінний і від кристалічної й аморфної форм речовини. Маленький розмір і упорядкованість кластерів дозволив їм коректувати їх зонну структуру для ослаблення за допомогою цього правила відбору по вектору К. Ovshinsky і інші знайшли, що різні фізичні властивості напівпровідникових речовин не зв'язані згідно з морфологією і локальним порядком, коли ці речовини складені з упорядкованих кластерів. Це ослаблення правила відбору відбувалося, тому що речовини містили в собі об'ємну фракцію речовин із проміжним порядком, яка була досить висока для утворення перколяційного каналу всередині речовини. Початковий розмір критичного граничного значення для істотної зміни у фізичних властивостях речовин в упорядкованому кластерному стані залежить від розміру, форми й орієнтації конкретних кластерів. Однак він є відносно постійним для різних типів речовин. Існують моделі 1-D, 2-D і 3-D, що пророкують об'ємну фракцію кластерів, необхідну для досягнення граничного значення, і ці моделі залежать від форми упорядкованих кластерів. Наприклад, у моделі 1-D (яка може бути аналогічна потокові носія заряду через тонкий провід) об'ємні фракції кластерів у матриці повинні дорівнювати 100% для досягнення граничного значення. В моделі 2-D (яка може бути розглянута у вигляді кластерів, які мають в основному конічну форму і таких, що простягаються через товщину матриці) об'ємна фракція повинна дорівнювати приблизно 45% для досягнення граничного значення, і, нарешті, модель 3-D (яка може бути розглянута як в основному сферичні кластери в речовині матриці) об'ємна фракція повинна тільки дорівнювати приблизно 16-19% для досягнення граничного значення. Отже, речовини, що розкриті і обмовляються у формулі патенту США №5103284, мають щонайменше 1619 об'ємних відсотків речовини з проміжним порядком для сферичних кластерів, щонайменше 45 об'ємних відсотків для кластерів, що мають конічну форму і 100 об'ємних відсотків для ниткоподібних кластерів. Представлені винахідники тепер знайшли, що речовини, які містять будь-який розмір об'ємного відсотка речовини з проміжним порядком (тобто упорядковані кластери), будуть мати властивості, які (у той час як вони необов'язково не зв'язані) відмінні від речовин без речовини з проміжним порядком. Ці речовини особливо корисні у формі тонких плівок, використовуваних у пристроях таких, як: фотогальванічні пристрої, тонкоплівкові діоди, тонкоплівкові транзистори, фотодатчики і т.д. Короткий опис винаходу Представлені винахідники створили високоякісну немонокристалічну речовину кремнієвого сплаву, яка включає в себе розмір об'ємного відсотка областей для речовини кремнієвого сплаву з проміжним порядком (ПП), але яка не містить у собі розмір об'ємного відсотка, необхідний для утворення перколяційного каналу всередині речовини. Причому інша частина речовини представляє або аморфну або суміш аморфного і мікрокристалічного речовин. Речовини були приготовлені за допомогою способу ХОПФСП, що використовує різні розміри водневого розведення для створення речовин, що містять різні кількості речовини з ПП. Речовина кремнієвого сплаву додатково містить водень і/або галоген такий, як фтор. Речовина переважно знаходиться у формі тонкої плівки, що корисна в пристроях таких, як фотогальванічні пристрої, діоди, транзистори і фотодатчики. Короткий опис креслень Фіг.1 представляє мікрофотографію, одержану за допомогою просвічувальної електронної мікроскопії (ТЕМ), (ПЕМ) у світлому полі еталонної кремнієвої речовини,, створеної, не використовуючи ніякого водневого розведення; Фіг.2 представляє ПЕМ у світлому полі еталонної гідрованої речовини кремнієвого сплаву, створеної, використовуючи низьке водневе розведення; Фіг.3 і 4 представляють ПЕМ у світлому полі і темному полі, відповідно, гідрованої речовини кремнієвого сплаву згідно з даним винаходом, створеної, використовуючи високе водневе розведення; Фіг.5 представляє ПЕМ у світлому полі (збільшення: 3,63 мільйони крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву фіг. 3 і 4, зокрема, ілюструючи, що речовина даного винаходу містить речовину з ПП; Фіг.6 представляє ПЕМ у світлому полі (збільшення: 2,64 мільйони крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву згідно з даним винаходом, створеної за допомогою способу ХОПФСП, що використовує середнє водневе розведення; і Фіг. 7 представляє ПЕМ у світлому полі (збільшення: 3,52 мільйони крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву згідно з даним винаходом, створеної за допомогою способу ХОПФСП, що використовує високе водневе розведення. Докладний опис винаходу Існування речовини з проміжним порядком (ПП) відомо вже, щонайменше, із 1981р. Дивись, наприклад, статтю написану одним із представлених винахідників, S.R.Ovshinsky, із співавторами і названу "The nature of intermediate range order in S1:F:H:(P) alloy systems", Tsu et al., Journal De Physique Colloque C4, No.10, 42, pp.C4-269-72, October 1981. Представлені винахідники досліджували осадження кремнієвих речовин за допомогою способу хімічного осадження з парової фази, стимульованого плазмою (PECVD) (ХОПФСП) із дисилану (Si2H6) і водню (Н2). Зовсім недавно вони досліджували осадження, використовуючи високе водневе розведення. Дивись, наприклад, "Stability studies of hydrogenated amorphous silicon alloy solar cells prepared with hydrogen dilution", Yang et al. 687-92, 1994; і "Hydrogen dilution effects on a-Si:H and a-SiGe:H materials properties and solar cell performance", Xu et al., International Conference on Amorphous Semiconductors (ICAS 16), September 1995. Представлені винахідники тоді знайшли, що дуже високе водневе розведення протягом осадження CVD (ХОП) кремнію приводить до речовин, що мають об'ємні фракції речовини з проміжним порядком (ПП). Представлені винахідники також знайшли, що ці речовини, одночасно не маючи незв'язаних властивостей речовин, зазначених у патенті 5103284, мають властивості, які поліпшені в порівнянні з властивостями тих речовин, що не мають речовин з ПП. Як використана тут, речовина з проміжним порядком (ПП) повинна бути визначена в якості речовини, що має атомні агрегати з дуже ближньою періодичністю і складена з ряду високо упорядкованих, відносно малих атомних агрегатів, що звичайно простираються не більш ніж на 50 атомних діаметрів Точні розміри агрегатів у цих речовинах будуть залежати від конкретної напівпровідникової обговорюваної речовини, але звичайно вони знаходяться в діапазоні від 10 до 80 Ангстрем і переважно приблизно 30-50 Ангстрем. Речовини з ПП мають періодичність і локальний порядок, відмінні від аморфної або цілком кристалічної речовини. У речовинах із ПП локальний порядок поширений, але не досягає точки утворення далекого порядку; і, отже, константи решітки кристалічного стану не стають визначальним фактором властивостей речовини. У речовинах із ПП довжини зв'язків і кути є набагато більш змінюваними, ніж у речовинах із далекою періодичністю. Зразки були приготовлені за допомогою способу ХОПФСП, що використовує різні розміри водневого розведення для створення речовин, що містять різні кількості речовини з ПП. Параметри осадження зразків приведені в Таблиці. Таблиця Зразок # Потік Si2Н6 (SCCM)* Потік Р2 (SCCM) RF потужність (ват) Швидкість осадження (А/сек) Температура осадження, °С Тиск осадження (торр) ПП, об'ємні % Монокристалічна фаза, об'ємні % LL LL LL LL LL LL 8013 8035 8014 1208 1235 1222 1234 1221 1223 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,1 0,3 0,55 0,8 99 99 99 99 99 99 49,2 49,2 49,2 5 5 5 5 5 5 1,8 1,4 1,5 0,25 0,55 0,8 150 150 150 150 150 150 300 300 300 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1,5 1,35 1,35 1,35 9-11 10-12 2-4 12-14 15-17 18-20 8-10 5-6 3-4 0 0 1-3 20-22 50-52 37-39 6-7 0 о RF 5357 2 0 2 1,4 300 0,6 0 0 Коефіцієнт заповнення (вихідний) Коефіцієнт заповнення (деградований) Деградація (%) Товщина і-шару (А) 0,72 0,68 0,67 0,61 6,9 2000 11,3 4200 0,65 0 0,55 0,55 0,46 15,4 4200 16,4 4200 * Крім зразка RF 5357, який указує швидкість потоку моносилану (SiH4) У той час як існує різноманітність способів, за допомогою яких речовини даного винаходу можна приготувати (тобто способи осадження тонких плівок, як, наприклад, лазерний випар, розпилення, хімічне осадження з парової фази, процеси плазмового осадження і процеси напилювання), самим кращим є хімічне осадження з парової фази, стимульоване плазмою (ХОПФСП), Даний спосіб RF (ХОПФСП) є стандартним у більшій частині відношень, якщо не вважати того, що температуру контролюють, і рівень водневого розведення є дуже високим. Наприклад, відношення водню до дисилану є звичайно більше, ніж приблизно 98:1 і переважно більше, ніж приблизно 99:1. Критичним елементом будь-якого процесу осадження є контроль розміру кристаліту для підтримки речовини в режимі осадження з проміжним порядком. У цілому процеси досить повільного росту на дуже великій кількості зародків будуть створювати речовину, що має в цьому випадку збільшену об'ємну частку речовини з ПП. Наприклад, у даному плазмовому процесі осадження має місце пряма реакція, в якій попередній газоподібний дисилан розкладають для створення твердого кремнієвого осадженого шару. Цей процес також містить у собі зворотну реакцію, в якій висока концентрація водню приводить до реакції з недавно осадженим кремнієм, за допомогою якої травлять цей кремній і регенерують газоподібну сполуку. Швидкість осадження представляє функцію рівноваги прямої і зворотної реакцій. Збільшення кількості речовини, що травить (тобто водню), до високих концентрацій прискорює процес травлення і за допомогою цього сповільнює швидкість осадження і збільшує ріст речовини з ПП. Крім того, або замість згаданого вище, іншу сполуку, що травить, як наприклад, фтор, можна додати в процес для аналогічного зменшення швидкостей осадження. При збільшенні водневого розведення газоподібної суміші, що реагує, зростає об'ємна фракція проміжного порядку в осадженій речовині, і представлені винахідники знайшли, що для цього ефекту існує границя. Тобто поза певним деяким водневим рівнем розведення, збільшення водневого рівня розведення викликає осадження мікрокристалічних речовин із збільшеною об'ємною фракцією. Це, у свою чергу, може приводити до зменшення об'ємної фракції речовини з ПП. Представлені винахідники також побачили, що ця границя розведення чутлива до температури. Тобто границя розведення при температурі підкладинки 300°С, мабуть, значно нижче, ніж границя приблизно 150°С. Отже, за допомогою регулювання водневого розведення, температури підкладинки й інших параметрів осадження, які впливають на швидкість осадження, можна контролювати об'ємну фракцію речовини з ПП в осадженій речовині. У той час як функції фтору в якості речовини, що травить, зменшують ріст кристалів і, отже, передбачають приготування речовини з ПП даного винаходу, ефекти фтору поширюються за його роль в якості простого травника. Фтор представляє супергалоген, і як такий викликає ефекти, не досяжні за допомогою використання водню або інших галогенів в осаджуючій атмосфері. Фтор діє для забезпечення різного, але поліпшеного локального порядку в речовині і для контролю розміру і морфології речовини з проміжним порядком. Фтор також реагує з відхиляючимися морфологічними й електричними станами при їх утворенні в речовині, за допомогою цього контролюючи об'ємні електричні властивості речовини. Отже, при використанні в осадженні фтор грає декілька важливих ролей в осадженні речовини даного винаходу в плазмі або стані пару, а також на поверхні речовини з ПП, в об'ємі речовини з ПП і на границях між речовиною з ПП і іншою частиною речовини. Він також корисний для зменшення щільності дефектних станів у забороненій зоні речовини. Фтор є дуже активною речовиною, що травить, і в цілому віддають перевагу зменшувати його активність, наприклад, розведенням воднем. Звертаючись тепер до характеристики речовин зразків, варто сказати, що фіг.1 представляє мікрофотографію, одержану за допомогою просвічувальної електронної мікроскопії (ПЕМ) у світлому полі (збільшення: 3,63 мільйони крат) кремнієвої речовини (зразок # RF 5357), створеної за допомогою способу ХОПФСП при температурі підкладинки 300°С, не використовуючи ніякого водневого розведення. З розгляду мікрофотографії ясно, що речовина є зовсім аморфною без ознак якогось проміжного або далекого порядку (факт, що випливає з даних Раманівського розсіювання, приведених тут нижче). Фіг.2 представляє ПЕМ у світлому полі (збільшення: 3,63 мільйони крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву (зразок # 8014), створеного за допомогою способу ХОПФСП при температурі підкладинки 300°С, використовуючи низьке водневе розведення. З розгляду мікрофотографії ясно, що речовина, у той час як вона є все ще головним чином аморфною, представляє деякі ознаки проміжного порядку. Фіг.3 і 4 представляють ПЕМs у світлому голі і темному полі, відповідно (збільшення: 400 тисяч крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву (зразок # 8013), створеного за допомогою способу ХОПФСП при температурі підкладинки 300°С, використовуючи високе водневе розведення. З розгляду мікрофотографії ясно, що речовина містить і мікрокристалічну і некристалічну "аморфну" речовину. Слід відзначити, що при цьому збільшення речовини з ПП не може бути замічене. Фігура 5 представляє ПЕМ у світлому полі (збільшення: 3,63 мільйони крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву фіг.3 і 4. З розгляду цієї мікрофотографії ясно, що речовина містить мікрокристалічну й аморфну речовини і речовину з ПП. Речовина з ПП може бути чітко замічена в нижньому лівому куту мікрофотографії. Фіг.6 представляє ПЕМ у світлому полі (збільшення: 2,64 мільйони крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву (зразок # LL1208), створеного за допомогою ХОПФСП при температурі підкладинки 150°С, використовуючи середнє водневе розведення. З розгляду цієї мікрофотографії ясно, що речовина містить речовину з ПП, яка може бути замічена у вигляді серпентинових упорядкованих областей на мікрофотографії. Фіг.7 представляє ПЕМ у світлому полі (збільшення: 3,52 мільйони крат) гідрованої речовини кремнієвого сплаву (зразок # LL1234), створеного за допомогою способу ХОПФСП при температурі підкладинки 150°С, використовуючи високе водневе розведення. З розгляду цієї мікрофотографії ясно, що речовина містить мікрокристалічну й аморфну речовину і речовину із ПП. Серпентинова речовина з ПП може бути чітко замічена в центрі мікрофотографії. На додаток до доказу ПЕМ, представлені винахідники використовували Раманівське розсіювання для характеристики осаджених зразків. Спектр, одержаний за допомогою поперечного оптичного (ПО) Раманівського розсіювання, має максимуми для чотирьох зразків тонкоплівкового гідрованого кремнію, одержаного за допомогою ХОПФСП при температурі підкладинки 300°С і відношеннях, що змінюються, силану до водню. Один із зразків був осаджений, не використовуючи водневого розведення силану (зразок # RF 5357). Інші зразки представляють кремній, осаджений, використовуючи різні розміри водневого розведення силану в суміші осадження (тобто зразки 8013, 8035 і 8014, відповідно). Зі спектрів, одержаних за допомогою Раманівського розсіювання, винахідники виявили, що при збільшенні водневого розведення силану пік ПО зрушується від типового "аморфного" 474см-1 навіть до приблизно 482,3см-1 для зразка (тобто 8013), приготовленого в умовах із високим розведенням. Крім того, зразок (8013), приготовлений в умовах із високим розведенням, показує інший пік із центром 517-1см. Цей додатковий пік відносять до мікрокристалічних включень, які утворені при цій високій температурі в зразку, приготовленому в умовах із високим розведенням. (Дивись вище обговорення мікрофотографій ПЕМ). Зрушення піка ПО від 474см-1 аж до приблизно 482,3см-1, мабуть, відбувається з колись нерозпізнаної властивості. Ця властивість, мабуть, указує на присутність речовини з ПП. Тобто дані Раманівського розсіювання вказують на присутність областей упорядкованих речовин, які є менше, ніж мікрокристалічні включення, і відмінними від них. Вважають, що включення з ПП є кристалітами з розміром 10-80 Ангстрем, згрупованими в серпентинові ланцюжки. Порівняння обох піків ПО для зразка (8013), приготовленого в умовах із високим водневим розведенням, і зразка (RF 5357), приготовленого в умовах без водневого розведення, сполученими і вирівняними за допомогою лазерних плазмових ліній на той самий графік, показує, що пік ПО зразка (8013), приготовленого в умовах із високим водневим розведенням, містить у собі мікрокристалічний пік при приблизно 517 см*1, який не замічений у зразку (RF 5357), приготовленому в умовах без водневого розведення. Порівняння також показує додатковий пік при приблизно 490см-1, який не замічений у зразку (RF 5357), приготовленому в умовах без водневого розведення. Аналогічне порівняння для зразків, приготовлених в умовах і: середнім і низьким водневим розведенням, відповідно, указує, що пік при 490см-1 точно існує. Інший зразок (LL1208) був виготовлений, використовуючи високе водневе розведення і низьку температуру підкладинки (150°C). Ця речовина має пік ПО при приблизно 482см-1 і не має ніякого мікрокристалічного піка. Раманівське розсіювання ясно вказує на пік речовини з ПП. Напівпровідники поданого винаходу можуть бути приготовлені з великого ряду речовин, і їх можна застосовувати в широкому ряді напівпровідникових пристроїв. У той час як попереднє обговорення було, насамперед, присвячено пристроям, виготовленим із кремнієвих сплавів для фотогальванічних застосувань варто зрозуміти, що принципи, розкриті тут, можна аналогічно поширити на інші типи пристроїв, як наприклад: тонкоплівкові діоди, тонкоплівкові транзистори, фотодатчики і т.д. і інші речовини, як наприклад: сплави кремнію з германієм, вуглецем, киснем і т.д. і допований кремній. Не передбачається, що згадані вище фігури, обговорення й опис лімітують практичне використання поданого винаходу тільки його ілюстраціями. Саме наступні пункти формули винаходу, що включають у себе всі еквіваленти, визначають об'єм винаходу.