Nanomaterials (Oct 2022)
High-Resolution Photoemission Study of Neutron-Induced Defects in Amorphous Hydrogenated Silicon Devices
- Francesca Peverini,
- Marco Bizzarri,
- Maurizio Boscardin,
- Lucio Calcagnile,
- Mirco Caprai,
- Anna Paola Caricato,
- Giuseppe Antonio Pablo Cirrone,
- Michele Crivellari,
- Giacomo Cuttone,
- Sylvain Dunand,
- Livio Fanò,
- Benedetta Gianfelici,
- Omar Hammad,
- Maria Ionica,
- Keida Kanxheri,
- Matthew Large,
- Giuseppe Maruccio,
- Mauro Menichelli,
- Anna Grazia Monteduro,
- Francesco Moscatelli,
- Arianna Morozzi,
- Stefania Pallotta,
- Andrea Papi,
- Daniele Passeri,
- Marco Petasecca,
- Giada Petringa,
- Igor Pis,
- Gianluca Quarta,
- Silvia Rizzato,
- Alessandro Rossi,
- Giulia Rossi,
- Andrea Scorzoni,
- Cristian Soncini,
- Leonello Servoli,
- Silvia Tacchi,
- Cinzia Talamonti,
- Giovanni Verzellesi,
- Nicolas Wyrsch,
- Nicola Zema,
- Maddalena Pedio
Affiliations
- Francesca Peverini
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Marco Bizzarri
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Maurizio Boscardin
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), TIPFA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications), Via Sommarive 14, 38123 Trento, Italy
- Lucio Calcagnile
- CEDAD-Centro di Fisica Applicata, Datazione e Diagnostica, Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio de Giorgi”, Università del Salento e INFN-Sezione di Lecce, 73100 Lecce, Italy
- Mirco Caprai
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Anna Paola Caricato
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) and Dipartimento di Fisica e Matematica dell’Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Giuseppe Antonio Pablo Cirrone
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy
- Michele Crivellari
- Fondazione Bruno Kessler, Via Sommarive 18, 38123 Trento, Italy
- Giacomo Cuttone
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy
- Sylvain Dunand
- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institute of Electrical and Microengineering (IME), Rue de la Maladière 71b, 2000 Neuchâtel, Switzerland
- Livio Fanò
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Benedetta Gianfelici
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Omar Hammad
- Fondazione Bruno Kessler, Via Sommarive 18, 38123 Trento, Italy
- Maria Ionica
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Keida Kanxheri
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Matthew Large
- Centre for Medical Radiation Physics, University of Wollongong, Northfields Ave, Wollongong, NSW 2522, Australia
- Giuseppe Maruccio
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) and Dipartimento di Fisica e Matematica dell’Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Mauro Menichelli
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Anna Grazia Monteduro
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) and Dipartimento di Fisica e Matematica dell’Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Francesco Moscatelli
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Arianna Morozzi
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Stefania Pallotta
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) and Dipartimento di Fisica Scienze Biomediche Sperimentali e Cliniche “Mario Serio”, Viale Morgagni 50, 50135 Firenze, Italy
- Andrea Papi
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Daniele Passeri
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Marco Petasecca
- Centre for Medical Radiation Physics, University of Wollongong, Northfields Ave, Wollongong, NSW 2522, Australia
- Giada Petringa
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy
- Igor Pis
- IOM-CNR, Istituto Officina dei Materiali, AREA Science Park Basovizza, 34149 Trieste, Italy
- Gianluca Quarta
- CEDAD-Centro di Fisica Applicata, Datazione e Diagnostica, Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio de Giorgi”, Università del Salento e INFN-Sezione di Lecce, 73100 Lecce, Italy
- Silvia Rizzato
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) and Dipartimento di Fisica e Matematica dell’Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Alessandro Rossi
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Giulia Rossi
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Andrea Scorzoni
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Cristian Soncini
- Istituto Officina dei Materiali-CNR, Basovizza SS-14, km 163.5, 34012 Trieste, Italy
- Leonello Servoli
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Silvia Tacchi
- Istituto Officina dei Materiali-CNR, Basovizza SS-14, km 163.5, 34012 Trieste, Italy
- Cinzia Talamonti
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) and Dipartimento di Fisica Scienze Biomediche Sperimentali e Cliniche “Mario Serio”, Viale Morgagni 50, 50135 Firenze, Italy
- Giovanni Verzellesi
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), TIPFA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications), Via Sommarive 14, 38123 Trento, Italy
- Nicolas Wyrsch
- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institute of Electrical and Microengineering (IME), Rue de la Maladière 71b, 2000 Neuchâtel, Switzerland
- Nicola Zema
- Istituto di Struttura della Materia-CNR, Via Fosso del Cavaliere 100, 00133 Roma, Italy
- Maddalena Pedio
- INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- DOI
- https://doi.org/10.3390/nano12193466
- Journal volume & issue
-
Vol. 12,
no. 19
p. 3466
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.
Keywords