Az amorf szilícium , általában a-Si rövidítéssel , a szilíciumtól nem kristályosodott allotróp , vagyis abban az esetben, ha az atomok rendezetlenek és nincsenek rendszeresen elrendezve, meghatározva a kristályszerkezetet . Az amorf szilícium vékony filmekben , alacsony hőmérsékleten, nagy számú hordozón rakódhat le , lehetővé téve a mikroelektronikai alkalmazások sokféleségének megfontolását . Ezt a félvezető anyagot általában bizonyos fotovoltaikus napelemek előállítására használják .
A szilícium atom négyértékű, ezért négy kovalens kötést alkot szomszédaival. Kristályos formájában a szilícium felveszi a gyémántszerkezetet, mint a szén és a germánium, így rendezett kristályt alkot.
Az amorf szilíciumra a nagy hatótávolságú sorrend hiánya jellemző: az atomok inkább folytonos véletlenszerű hálózatot alkotnak, amelyben bizonyos kötések nem teljesülnek; ezután "függő" linkekről beszélünk. Folyamatos véletlenszerű hálózatban az interatomikus távolság, a kovalens kötések közötti szögek, valamint a kétoldalas szögek nem rögzítettek, hanem inkább eloszlást követnek. Információ ezekről az eloszlásokról az amorf szilícium sugáreloszlásának függvényének röntgenspektroszkópiás kísérletekből történő elkészítésével nyerhető .
A függő kötések kristályos hibák, amelyek elsősorban felelősek az anyag elektronikus tulajdonságainak megváltoztatásáért . Ezeknek a hibáknak a sűrűségét nagyságrendekkel csökkenteni lehet az amorf szilícium hidrogénnel történő kezelésével hidrogénezett amorf szilícium képződésére, amelyet általában a-Si: H- ként rövidítenek, és amelyeknek elég kevés maradék hibája van ahhoz, hogy alkalmasak legyenek elektronikus alkatrészeknél történő felhasználásra. . A hidrogén azonban olyan szennyeződés, amely a szilícium Staebler - Wronski-effektus általi fotodegradációjával jár .
Az amorf szilícium sűrűsége 4,90 × 10 22 atom / cm 3 (2,285 g / cm 3 ) 300 K hőmérsékleten (5 μm vastag vékony filmekből számítva ), ami 1,8 ± 0, 1 % -kal kevésbé sűrű, mint a kristályos szilícium, ugyanakkor hőfok. Ez a kevés anyag egyike, amelynek szilárd halmazállapotában kisebb a sűrűsége, mint a folyékony állapotában, csakúgy, mint a vízben .
A nem hidrogénezett amorf szilíciumnak nagyon nagy a koordinációs hibasűrűsége, ami olyan nemkívánatos tulajdonságokhoz vezet, mint például a doppingolás nehézsége , ami döntő fontosságú a félvezetők tulajdonságainak modulálásában, vagy akár alacsony a fényvezető képessége . Az amorf szilícium gyártása során hidrogén bevezetésével a fényvezető képesség jelentősen javul, és lehetővé válik az adalékolás.
A hidrogénezett amorf szilíciumot először 1969-ben Chittick, Alexander és Sterling készítették lerakással. Az anyagot alacsonyabb hibasűrűség és a szennyeződések miatt nagyobb vezetőképesség jellemezte. Az 1970-es évektől az a-Si: H-t fotovoltaikus cellákká fejlesztették, amelyek hatékonysága 2015-ben 13,6% -ra nőtt.
