Nanomaterials (Sep 2024)
Mobility Gaps of Hydrogenated Amorphous Silicon Related to Hydrogen Concentration and Its Influence on Electrical Performance
- Francesca Peverini,
- Saba Aziz,
- Aishah Bashiri,
- Marco Bizzarri,
- Maurizio Boscardin,
- Lucio Calcagnile,
- Carlo Calcatelli,
- Daniela Calvo,
- Silvia Caponi,
- Mirco Caprai,
- Domenico Caputo,
- Anna Paola Caricato,
- Roberto Catalano,
- Roberto Cirro,
- Giuseppe Antonio Pablo Cirrone,
- Michele Crivellari,
- Tommaso Croci,
- Giacomo Cuttone,
- Gianpiero de Cesare,
- Paolo De Remigis,
- Sylvain Dunand,
- Michele Fabi,
- Luca Frontini,
- Livio Fanò,
- Benedetta Gianfelici,
- Catia Grimani,
- Omar Hammad,
- Maria Ionica,
- Keida Kanxheri,
- Matthew Large,
- Francesca Lenta,
- Valentino Liberali,
- Nicola Lovecchio,
- Maurizio Martino,
- Giuseppe Maruccio,
- Giovanni Mazza,
- Mauro Menichelli,
- Anna Grazia Monteduro,
- Francesco Moscatelli,
- Arianna Morozzi,
- Augusto Nascetti,
- Stefania Pallotta,
- Andrea Papi,
- Daniele Passeri,
- Marco Petasecca,
- Giada Petringa,
- Igor Pis,
- Pisana Placidi,
- Gianluca Quarta,
- Silvia Rizzato,
- Alessandro Rossi,
- Giulia Rossi,
- Federico Sabbatini,
- Andrea Scorzoni,
- Leonello Servoli,
- Alberto Stabile,
- Silvia Tacchi,
- Cinzia Talamonti,
- Jonathan Thomet,
- Luca Tosti,
- Giovanni Verzellesi,
- Mattia Villani,
- Richard James Wheadon,
- Nicolas Wyrsch,
- Nicola Zema,
- Maddalena Pedio
Affiliations
- Francesca Peverini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Saba Aziz
- Najran University, King Abdulaziz Road, Najran P.O. Box 1988, Saudi Arabia
- Aishah Bashiri
- Najran University, King Abdulaziz Road, Najran P.O. Box 1988, Saudi Arabia
- Marco Bizzarri
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Maurizio Boscardin
- INFN, TIPFA Via Sommarive 14, 38123 Povo, Italy
- Lucio Calcagnile
- INFN and Dipartimento di Fisica e Matematica, Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Carlo Calcatelli
- Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Daniela Calvo
- INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy
- Silvia Caponi
- CNR—Istituto Officina dei Materiali, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli, 06123 Perugia, Italy
- Mirco Caprai
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Domenico Caputo
- INFN Sezione di Roma 1, Piazzale Aldo Moro 2, 00185 Rome, Italy
- Anna Paola Caricato
- INFN and Dipartimento di Fisica e Matematica, Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Roberto Catalano
- INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy
- Roberto Cirro
- INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy
- Giuseppe Antonio Pablo Cirrone
- INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy
- Michele Crivellari
- Fondazione Bruno Kessler, Via Sommarive 18, 38123 Povo, Italy
- Tommaso Croci
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Giacomo Cuttone
- INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy
- Gianpiero de Cesare
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Paolo De Remigis
- INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy
- Sylvain Dunand
- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institute of Electrical and Microengineering (IME), Rue de la Mal-adière 71b, 2000 Neuchâtel, Switzerland
- Michele Fabi
- DiSPeA, Università di Urbino Carlo Bo, 61029 Urbino, Italy
- Luca Frontini
- INFN and Dipartimento di Fisica, Università degli studi di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milan, Italy
- Livio Fanò
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Benedetta Gianfelici
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Catia Grimani
- DiSPeA, Università di Urbino Carlo Bo, 61029 Urbino, Italy
- Omar Hammad
- Fondazione Bruno Kessler, Via Sommarive 18, 38123 Povo, Italy
- Maria Ionica
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Keida Kanxheri
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), 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
- Francesca Lenta
- INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy
- Valentino Liberali
- INFN and Dipartimento di Fisica, Università degli studi di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milan, Italy
- Nicola Lovecchio
- INFN Sezione di Roma 1, Piazzale Aldo Moro 2, 00185 Rome, Italy
- Maurizio Martino
- INFN and Dipartimento di Fisica e Matematica, Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Giuseppe Maruccio
- INFN and Dipartimento di Fisica e Matematica, Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Giovanni Mazza
- INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy
- Mauro Menichelli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Anna Grazia Monteduro
- INFN and Dipartimento di Fisica e Matematica, Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Francesco Moscatelli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Arianna Morozzi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Augusto Nascetti
- INFN Sezione di Roma 1, Piazzale Aldo Moro 2, 00185 Rome, Italy
- Stefania Pallotta
- INFN Sezione di Firenze, Via Sansone 1, 50019 Sesto Fiorentino, Italy
- Andrea Papi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Daniele Passeri
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), 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 Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy
- Igor Pis
- CNR, Istituto Officina dei Materiali (IOM), S.S. 14 km 163.5, 34149 Trieste, Italy
- Pisana Placidi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Gianluca Quarta
- INFN and Dipartimento di Fisica e Matematica, Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Silvia Rizzato
- INFN and Dipartimento di Fisica e Matematica, Università del Salento, Via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy
- Alessandro Rossi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Giulia Rossi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Federico Sabbatini
- DiSPeA, Università di Urbino Carlo Bo, 61029 Urbino, Italy
- Andrea Scorzoni
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Leonello Servoli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Alberto Stabile
- INFN and Dipartimento di Fisica, Università degli studi di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milan, Italy
- Silvia Tacchi
- CNR—Istituto Officina dei Materiali, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli, 06123 Perugia, Italy
- Cinzia Talamonti
- INFN Sezione di Firenze, Via Sansone 1, 50019 Sesto Fiorentino, Italy
- Jonathan Thomet
- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institute of Electrical and Microengineering (IME), Rue de la Mal-adière 71b, 2000 Neuchâtel, Switzerland
- Luca Tosti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Giovanni Verzellesi
- INFN, TIPFA Via Sommarive 14, 38123 Povo, Italy
- Mattia Villani
- DiSPeA, Università di Urbino Carlo Bo, 61029 Urbino, Italy
- Richard James Wheadon
- INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy
- Nicolas Wyrsch
- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institute of Electrical and Microengineering (IME), Rue de la Mal-adière 71b, 2000 Neuchâtel, Switzerland
- Nicola Zema
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- Maddalena Pedio
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. di Perugia, Via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy
- DOI
- https://doi.org/10.3390/nano14191551
- Journal volume & issue
-
Vol. 14,
no. 19
p. 1551
Abstract
This paper presents a comprehensive study of hydrogenated amorphous silicon (a-Si)-based detectors, utilizing electrical characterization, Raman spectroscopy, photoemission, and inverse photoemission techniques. The unique properties of a-Si have sparked interest in its application for radiation detection in both physics and medicine. Although amorphous silicon (a-Si) is inherently a highly defective material, hydrogenation significantly reduces defect density, enabling its use in radiation detector devices. Spectroscopic measurements provide insights into the intricate relationship between the structure and electronic properties of a-Si, enhancing our understanding of how specific configurations, such as the choice of substrate, can markedly influence detector performance. In this study, we compare the performance of a-Si detectors deposited on two different substrates: crystalline silicon (c-Si) and flexible Kapton. Our findings suggest that detectors deposited on Kapton exhibit reduced sensitivity, despite having comparable noise and leakage current levels to those on crystalline silicon. We hypothesize that this discrepancy may be attributed to the substrate material, differences in film morphology, and/or the alignment of energy levels. Further measurements are planned to substantiate these hypotheses.
Keywords
- amorphous hydrogenated silicon
- photoemission
- inverse photoemission
- flexible substrate
- radiation detector
- Raman