High-Resolution Photoemission Study of Neutron-Induced Defects in Amorphous Hydrogenated Silicon Devices

Authors

Francesca Peverini, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Marco Bizzarri, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Maurizio Boscardin, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications
Lucio Calcagnile, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce
Mirco Caprai, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Anna Paola Caricato, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce
Giuseppe Antonio Pablo Cirrone, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
Michele Crivellari, Bruno Kessler Foundation
Giacomo Cuttone, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
Sylvain Dunand, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Livio Fanò, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Benedetta Gianfelici, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Omar Hammad, Bruno Kessler Foundation
Maria Ionica, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Keida Kanxheri, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Matthew Large, University of Wollongong
Giuseppe Maruccio, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce
Mauro Menichelli, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Anna Grazia Monteduro, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce
Francesco Moscatelli, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Arianna Morozzi, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Stefania Pallotta, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze
Andrea Papi, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Daniele Passeri, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Marco Petasecca, University of Wollongong
Giada Petringa, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
Igor Pis, CNR-Istituto Officina dei Materiali
Gianluca Quarta, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce
Silvia Rizzato, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce

Publication Name

Nanomaterials

Abstract

In this paper, by means of high-resolution photoemission, soft X-ray absorption and atomic force microscopy, we investigate, for the first time, the mechanisms of damaging, induced by neutron source, and recovering (after annealing) of p-i-n detector devices based on hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H). This investigation will be performed by mean of high-resolution photoemission, soft X-Ray absorption and atomic force microscopy. Due to dangling bonds, the amorphous silicon is a highly defective material. However, by hydrogenation it is possible to reduce the density of the defect by several orders of magnitude, using hydrogenation and this will allow its usage in radiation detector devices. The investigation of the damage induced by exposure to high energy irradiation and its microscopic origin is fundamental since the amount of defects determine the electronic properties of the a-Si:H. The comparison of the spectroscopic results on bare and irradiated samples shows an increased degree of disorder and a strong reduction of the Si-H bonds after irradiation. After annealing we observe a partial recovering of the Si-H bonds, reducing the disorder in the Si (possibly due to the lowering of the radiation-induced dangling bonds). Moreover, effects in the uppermost coating are also observed by spectroscopies.

Open Access Status

This publication may be available as open access

Volume

12

Issue

19

Article Number

3466

Funding Number

20210343

Funding Sponsor

Australian Institute of Nuclear Science and Engineering

Share

COinS
 

Link to publisher version (DOI)

http://dx.doi.org/10.3390/nano12193466