Hva er de forskjellige bruksområdene til tynn filmsilisium?

Det er mange titalls forskjellige metoder for deponering av tynnfilm, men de kan generelt deles inn i tre kategorier. Det er kjemiske reaksjonsavsetningsprosesser, for eksempel kjemisk dampavsetning, molekylstråleepitasi og elektroavsetning. Fysisk dampavsetning er en deponeringsprosess der en fysisk reaksjon alene finner sted. Det er også hybridprosesser som bruker både fysiske og kjemiske midler, som inkluderer avsetting av utskyttere og utslippsmetoder for gass eller glød.

Fysisk dampavsetning er relatert til forskjellige sputteringsteknologier som brukes, og innebærer å fordampe materiale fra en kilde og overføre det i tynnfilms silisiumlag til et målunderlag. Kildematerialet fordampes i et vakuumkammer, noe som får partikler til å spre alle overflater i kammeret likt. De to metodene som bruker fysisk dampavsetning for dette er elektronstråler, eller e-bjelker, for å varme opp og fordampe kildematerialet, eller motstandsfordamping ved bruk av høy elektrisk strøm. Sputteravsetningen bruker et delvis vakuum belastet med en inert, ennå ionisert gass, for eksempel argon, og de ladede ionene tiltrekkes av målmaterialene som brukes, som bryter av atomer som deretter legger seg på underlaget som tynnfilmsilisium. Det er mange forskjellige typer sputtering, inkludert reaktiv ion, magnetron og cluster beam sputtering, som alle er variasjoner i hvordan ionebombardement av kildematerialet gjøres.

Kjemisk dampavsetning er en av de vanligste prosessene som brukes til å produsere tynnfilmsilisium, og er mer presis enn fysiske metoder. En reaktor er fylt med en rekke gasser som samvirker med hverandre for å produsere faste biprodukter som kondenserer på alle overflater i reaktoren. Tynnfilmsilisium produsert på denne måten kan ha ekstremt ensartede egenskaper og meget høy renhet, noe som gjør denne metoden nyttig for halvlederindustrien så vel som for å produsere optiske belegg. Ulempen er at disse typer avsettingsmetoder kan være relativt langsomme, ofte krever reaktorkamre som fungerer ved temperaturer opp til 2 012 ° Fahrenheit (1100 ° C), og bruker svært giftige gasser, så som silan.

Hver av de dusinvis av forskjellige deponeringsprosesser må tas i betraktning når man produserer tynnfilmsilisium, ettersom hver har sine egne unike fordeler, kostnader og risikoer. Tidlige reaktive ionekamre ble hengt opp fra laboratoriegulvet for å isolere dem, da de måtte lades til 50 000 volt og kunne kortslutte datautstyr selv om de bare satt på betong i nærheten. Kobberrør på tolv tommer som løp fra disse reaktorene inn i berggrunnen under produksjonsgulvet, ble kjent som "Jesus-pinner" av laboratoriets arbeidere, med henvisning til det faktum at den som rørte ved det ville snakket med Jesus siden den ville drepe han eller henne. Produkter som fargestoffsensibiliserte solceller tilbyr en ny, mindre farlig og rimeligere tilnærming til tynnfilmfremstilling, ettersom de ikke krever presise silisiumhalvledersubstrater, og kan produseres ved mye lavere temperaturer på rundt 248 ° Fahrenheit (120 °) Celsius).