Hvad er de forskellige anvendelser af tynd filmsilicium?
Der er snesevis af forskellige metoder til deponering af tynd film, men de kan generelt opdeles i tre kategorier. Der er kemiske reaktionsaflejringsprocesser, såsom kemisk dampaflejring, molekylærstråleepitaksie og elektroaflejring. Fysisk dampaflejring er en deponeringsproces, hvor en fysisk reaktion alene finder sted. Der er også hybridprocesser, der bruger både fysiske og kemiske midler, som inkluderer afsætningsmængde og gas- eller glødudladningsmetoder.
Fysisk dampaflejring er relateret til de forskellige anvendte sputterteknologier og involverer fordampning af materiale fra en kilde og overføring af det i tyndfilms siliciumlag til et målsubstrat. Kildematerialet fordampes i et vakuumkammer, hvilket får partikler til at sprede og overtrække alle overflader i kammeret lige. De to metoder til fysisk anvendelse af dampaflejring til dette er elektronstråler eller e-bjælker til opvarmning og fordampning af kildematerialet eller modstandsfordampning ved hjælp af høj elektrisk strøm. Sputteraflejring anvender et delvist vakuum, der er fyldt med en inert endnu ioniseret gas, såsom argon, og de ladede ioner tiltrækkes af de anvendte målmaterialer, der nedbryder atomer, der derefter bundfældes på underlaget som tyndfilmsilicium. Der er mange forskellige typer sputtering, inklusive reaktiv ion-, magnetron- og klyngebjælkesprutning, som alle er variationer i, hvordan ionbombardement af kildematerialet udføres.
Kemisk dampaflejring er en af de mest almindelige processer, der anvendes til fremstilling af tyndfilmsilicium, og er mere præcis end fysiske metoder. En reaktor er fyldt med forskellige gasser, der interagerer med hinanden for at producere faste biprodukter, der kondenserer på alle overflader i reaktoren. Tyndfilmsilicium, der er produceret på denne måde, kan have ekstremt ensartede egenskaber og meget høj renhed, hvilket gør denne metode anvendelig til halvlederindustrien såvel som til fremstilling af optiske belægninger. Ulempen er, at disse typer aflejringsmetoder kan være relativt langsomme, ofte kræver reaktorkamre, der arbejder ved temperaturer op til 2.012 ° Fahrenheit (1.100 ° C), og anvender meget giftige gasser, såsom silan.
Hver af de snesevis af forskellige deponeringsprocesser skal overvejes, når man fremstiller tyndfilmsilicium, da hver har sine egne unikke fordele, omkostninger og risici involveret. Tidlige reaktive ionkamre blev ophængt fra laboratoriebundet for at isolere dem, da de måtte oplades til 50.000 volt og kunne kortslutte computerudstyr, selvom de blot sad på beton i nærheden. Kobberrør på tolv tommer, der løb fra disse reaktorer ind i grundfjorden under produktionsgulvet, blev kaldt "Jesus-pinde" af laboratoriets arbejdere, med henvisning til det faktum, at den, der rørte ved det, ville tale med Jesus, da det ville dræbe ham eller hende. Produkter som farvesensibiliserede solceller tilbyder en ny, mindre farlig og billigere fremgangsmåde til fremstilling af tynd film, da de ikke kræver præcise siliciumhalvledersubstrater og kan produceres ved meget lavere temperaturer på omkring 248 ° Fahrenheit (120 ° celsius).