Wat zijn de verschillende toepassingen van dunne film silicium?

Er zijn tientallen verschillende methoden voor dunne film siliciumafzetting, maar ze kunnen in het algemeen worden opgesplitst in drie categorieën. Er zijn chemische reactieafzettingsprocessen, zoals chemische dampafzetting, epitaxie van moleculaire bundels en elektrodepositie. Fysieke dampafzetting is een afzettingsproces waarbij alleen een fysieke reactie plaatsvindt. Er zijn ook hybride processen die zowel fysische als chemische middelen gebruiken, waaronder sputterdepositie en gas- of gloedafvoermethoden.

Fysische dampafzetting is gerelateerd aan de verscheidenheid aan gebruikte sputtertechnologieën en omvat het verdamping van materiaal van een bron en overbrengen in dunne filmsiliciumlagen naar een doelsubstraat. Het bronmateriaal wordt verdampt in een vacuümkamer, waardoor deeltjes alle oppervlakken in de kamer evenzeer verspreiden en bedekken. De twee methoden gebruiken fysieke dampafzetting hiervoor elektronenstralen, of e-bammen, om het bronmateriaal te verwarmen en te verdampen, of resistieve verdampingn Gebruik van hoge elektrische stroom. Sputterdepositie maakt gebruik van een gedeeltelijk vacuüm geladen met een inert maar geïoniseerd gas, zoals argon, en de geladen ionen worden aangetrokken tot de gebruikte doelmaterialen, die atomen afbreken die zich vervolgens op het substraat vestigen als dunne film silicium. Er zijn veel verschillende soorten sputtering, waaronder reactief ionen, magnetron en clusterbundel sputtering, die allemaal variaties zijn over hoe het ionenbombardement van het bronmateriaal wordt gedaan.

Chemische dampafzetting is een van de meest voorkomende processen die worden gebruikt om dun filmsilicium te produceren, en is nauwkeuriger dan fysieke methoden. Een reactor is gevuld met een verscheidenheid aan gassen, die met elkaar interageren om vaste bijproducten te produceren die op alle oppervlakken in de reactor condenseren. Dunne film silicium geproduceerd op deze manier kan extreem uniforme kenmerken hebben en een zeer hoge zuiverheid, waardoor deze methode nuttig is voor de semicoNductor -industrie en bij het produceren van optische coatings. Het nadeel is dat dit soort afzettingsmethoden relatief langzaam kunnen zijn, vaak reactormamers vereisen die bij temperaturen werken tot 2.012 ° Fahrenheit (1.100 ° Celsius), en zeer giftige gassen gebruiken, zoals silaan.

Elk van de tientallen verschillende depositieprocessen moet worden overwogen bij het produceren van dunne filmsilicium, omdat elk zijn eigen unieke voordelen, kosten en risico's heeft. Vroege reactieve ionkamers werden opgehangen uit de laboratoriumvloer om ze te isoleren, omdat ze moesten worden opgeladen tot 50.000 volt en computerapparatuur konden kortkorten, zelfs als ze alleen op beton in de buurt zaten. Twaalf-inch diameter koperen pijpen die van deze reactoren liepen in de gesteente onder de productievloer, door de laboratoriumwerkers in de volksmond bekend stonden als "Jezus Sticks", met verwijzing naar het feit dat wie het aanraakte, met Jezus zou praten omdat het hem of haar zou doden. Producten zoals kleurstofgevoeligZonnecellen bieden een nieuwe, minder gevaarlijke en minder dure benadering van dunne filmproductie, omdat ze geen precieze silicium halfgeleidersubstraten nodig hebben en kunnen worden geproduceerd bij veel lagere temperaturen van ongeveer 248 ° Fahrenheit (120 ° Celsius).