アモルファスシリコン
本来ダイヤモンド構造を有する結晶シリコンの構造がランダムになり、シリコン原子同士が無秩序に結合したものである。熱力学的に結晶シリコンに比べて不安定な物質であるが、未結合手(ダングリングボンド)に水素を結合させる(水素化する)ことで安定な固体となり、実用に供される。このため水素化アモルファスシリコンとも呼ばれ、しばしば a-Si:H のように表記される。
アモルファスシリコンは製法や組成によって電気的・光学的に大きく性質を変化させることが可能である。また結晶シリコンに比して製膜条件が緩く、非結晶性の材料や高温に耐えない材料の上にも製膜しやすい利点を持つ。
結晶シリコンに比較して、アモルファスシリコンは下記のような違いがある。
エネルギーギャップが大きい
吸光係数が大きい
移動度が低い
キャリアの寿命が短い
安価で大面積の薄膜を作ることができる
通常の禁制帯に相当するアモルファスシリコンの光学バンドギャップは、約1.4~1.8 eV(結晶シリコンの場合 1.1 eV)の大きさを持つ。SiGeやSiCなどの混晶とすることで変えることができる。また電子が遷移する際にフォノンを介する必要がないため、吸光係数が非常に高くなる。