Vodik u legurama amorfnog silicija

Još kasnih 70 ovoga stoljeća se uočilo da legure amorfnog silicija ne mogu egzistirati kao poluvodički materijal ukoliko ne sadrži dodatke koji zasićuju "slobodne valencije". Naime, budući da je struktura neuređena, koordinacijski broj je manji od 4 pa u materijalu postoje nespareni elektroni u kovalentnoj vezi, tzv "viseće veze" koji djeluju kao električki aktivni defekti i diskvalificiraju materijal kao poluvodič. Uvođenje vodika u materijal ima, osim ove osnovne funkcije, niz pratećih pojava. Jedna od njih je "elastičnost strukture" koja omogućava akomodaciju vrlo različitih dopirajućih atoma i relaksaciju raznih strukturnih defekata. Može se pokazati da koncentracija i način vezivanja vodika ima direktni utjecaj na uređenje srednjeg i kratkog dosega, što će biti ilustrirano rezultatima vibracione spektroskopije. Nadalje, vodik svojim kemijskim potencijalom mijenja ukupnu energijsku raspodjelu elektronskih stanja što između ostalog ima utjecaj na širinu energijskog procijepa. Tako postoji direktna korelacija između Urbach-ovog nagiba, veličine koja određuje raspodjelu energijskih stanja elektrona na rubu vodljive i valentne zone i širine energijskog procijepa. No vodik u legurama amorfnog silicija nije u potpunosti stabilan. Pod utjecajem svjetla i/ili povišene temperature dolazi do složene migracije vodikovih atoma u materijalu koja dovodi do njegove preraspodjele koja rezultira postepenim kvarenjem performansi materijala. Osim ovoga, poznavajući korelaciju načina vezivanja vodika i strukture, moguće je upotrijebiti vezu silicij-vodik kao sondu za stupanj strukturnog uređenja. Ovakva mogućnost će biti ilustrirana na procijeni volumnog udjela šupljina u materijalu te distribuciji šupljina po veličini korištenjem infracrvene spektroskopije, difrakcije x-zraka pod malim kutem i nuklearnih metoda.