The film growth process of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) from a monosilane glow-discharge plasma as been investigated as a representative case of thin film growth from a glow-discharge plasma. On the basis of our understanding of the gas phase as well as surface-reaction processes obtained from the results of a variety of process diagnoses such as infrared laser-absorption spectroscopy and infrared reflection - absorption spectroscopy, a reaction model explaining the determination step of defect density in the resulting a-Si:H has been proposed. The defect (dangling bond) density of a-Si:H has been controlled through the surface-diffusion length of silyl radicals produced in the monosilane plasma. This allows us to obtain low defect density a-Si:H having a range of optical band gaps and to avoid the use of alloying with elements other than hydrogen. At high temperature, precursor assisted defect suppression (PADS) produces a low band gap and defect density. At low temperature, heating of precursors in the gas phase allows defect reduction by energized precursors (DREP) to attain lower defect density. Furthermore, the electron and hole mobilities in the resulting a-Si:H have been controlled by making use of the kinetic energy of ionic species impinging on the film-growing surface from the plasma.
水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）のグロー放電プラズマからの薄膜成長プロセスを、グロー放電プラズマからの薄膜成長の代表的なケースとして調査した。赤外レーザー吸収分光法や赤外反射吸収分光法などの様々なプロセス診断の結果から得られた気相および表面反応プロセスの理解に基づいて、得られたa-Si:H中の欠陥密度の決定過程を説明する反応モデルを提案した。a-Si:H中の欠陥（ダングリングボンド）密度は、モノシランプラズマ中で生成されるシリルラジカルの表面拡散長によって制御される。これにより、広い範囲の光学バンドギャップを有する低欠陥密度のa-Si:Hを得ることが可能となり、水素以外の元素との合金化を回避できる。高温では、前駆体支援欠陥抑制（PADS）により、低いバンドギャップと低い欠陥密度が実現される。低温では、気相中での前駆体の加熱により、エネルギー化前駆体による欠陥低減（DREP）が可能となり、より低い欠陥密度が達成される。さらに、得られたa-Si:H中の電子および正孔の移動度は、プラズマから膜成長表面に入射するイオン種の運動エネルギーを利用することによって制御された。