Jaké jsou různé aplikace tenkého filmu křemíku?

Pro nanášení křemíku na tenkém filmu existují desítky různých metod, ale obecně je lze rozdělit do tří kategorií. Existují procesy chemické depozice, jako je depozice chemických par, epitaxie molekulárního paprsku a elektrolytické ukládání. Fyzikální depozice par je proces depozice, při kterém dochází pouze k fyzické reakci. Existují také hybridní procesy, které využívají jak fyzikální, tak chemické prostředky, které zahrnují nanášení rozprašováním a metody vypouštění plynů nebo žárů.

Fyzikální depozice par souvisí s různými používanými technologiemi naprašování a zahrnuje odpařování materiálu ze zdroje a jeho přenos v tenkovrstvých silikonových vrstvách na cílový substrát. Zdrojový materiál se odpaří ve vakuové komoře, což způsobí, že částice se rovnoměrně rozptýlí a pokryjí všechny povrchy v komoře. Těmito dvěma způsoby použití fyzikální depozice par jsou elektronové paprsky nebo elektronové paprsky, které zahřívají a odpařují zdrojový materiál, nebo odporové odpařování pomocí vysokého elektrického proudu. Nanášení rozprašováním používá částečné vakuum naplněné inertním, ale ionizovaným plynem, jako je argon, a nabité ionty jsou přitahovány k použitým cílovým materiálům, které odštěpují atomy, které se potom usazují na substrátu jako křemík tenkého filmu. Existuje mnoho různých typů rozprašování, včetně reaktivního iontu, magnetronu a rozprašování svazkovým paprskem, což jsou všechny variace, jak se provádí iontové bombardování zdrojového materiálu.

Chemická depozice par je jedním z nejběžnějších procesů používaných k výrobě tenkého filmu křemíku a je přesnější než fyzikální metody. Reaktor je naplněn řadou plynů, které vzájemně interagují za vzniku pevných vedlejších produktů, které kondenzují na všech površích v reaktoru. Tenkovrstvý křemík vyrobený tímto způsobem může mít extrémně jednotné vlastnosti a velmi vysokou čistotu, což činí tuto metodu užitečnou pro polovodičový průmysl i pro výrobu optických povlaků. Nevýhodou je, že tyto typy depozičních metod mohou být relativně pomalé, často vyžadují reaktorové komory pracující při teplotách až 2 012 ° Fahrenheita (1100 ° C) a využívají velmi toxické plyny, jako je silan.

Při výrobě křemíku s tenkým filmem je třeba vzít v úvahu každý z desítek různých depozičních procesů, protože každý má své vlastní jedinečné výhody, náklady a rizika. Brzy reaktivní iontové komory byly zavěšeny z laboratorního dna, aby je izolovaly, protože musely být nabity na 50 000 voltů a mohly zredukovat počítačové vybavení, i když jen seděly na betonu poblíž. Měděné trubky o průměru 12 palců, které vedly z těchto reaktorů do podloží pod výrobní podlahou, byly laboratorními pracovníky hovorově známé jako „Ježíš tyčinky“, s odkazem na skutečnost, že ten, kdo se ho dotkl, by mluvil s Ježíšem, protože by to zabilo jeho nebo její. Výrobky, jako jsou barvené senzibilizované solární články, nabízejí nový, méně nebezpečný a levnější přístup k výrobě tenkých vrstev, protože nevyžadují přesné křemíkové polovodičové substráty a lze je vyrábět při mnohem nižších teplotách kolem 248 ° Fahrenheita (120 °) Celsia).