Silicium amorphe

Le silicium amorphe, généralement abrégé a-Si, est la variété allotropique non cristallisée du silicium, c’est-à-dire dans lequel les atomes sont désordonnés et ne sont pas rangés de façon régulière définissant une structure cristalline. Le silicium amorphe peut être déposé en couches minces à basse température sur un grand nombre de substrats, permettant d'envisager une grande variété d'applications microélectroniques. Ce matériau semi-conducteur est couramment utilisé pour réaliser certains panneaux solaires photovoltaïques. L'atome de silicium est tétravalent, il forme donc quatre liaisons covalentes avec ses voisins. Dans sa forme cristalline, le silicium adopte la structure diamant, comme le carbone et le germanium, formant ainsi un cristal ordonné. Le silicium amorphe se caractérise par l'absence d'ordre à longue portée : les atomes forment plutôt un réseau aléatoire continu dans lequel certaines liaisons ne sont pas satisfaites ; on parle alors de liaisons "pendantes". Dans un réseau aléatoire continu, la distance interatomique, les angles entre les liaisons covalentes ainsi que les angles dihèdres ne sont pas fixes mais suivent plutôt une distribution. Il est possible d'obtenir des informations sur ces distributions en construisant la fonction de distribution radiale du silicium amorphe à partir des expériences de spectroscopie à rayons X. Les liaisons pendantes sont des défauts cristallins qui sont notamment responsables de l'altération des propriétés électroniques du matériau. Il est possible de réduire la densité de ces défauts de plusieurs ordres de grandeur en traitant le silicium amorphe à l'hydrogène pour former du silicium amorphe hydrogéné, généralement abrégé a-Si:H, présentant suffisamment peu de défauts résiduels pour pouvoir être utilisé dans des composants électroniques. L'hydrogène est cependant une impureté associée à la photodégradation du silicium par effet Staebler–Wronski. La densité du silicium amorphe est de () à (calculée à partir de couches minces de d'épaisseur), ce qui est moins dense que le silicium cristallin à la même température.