Quais são as diferentes aplicações do silício de película fina?

Existem dezenas de métodos diferentes para a deposição de silício de película fina, mas eles geralmente podem ser divididos em três categorias. Existem processos de deposição de reação química, como deposição de vapor químico, epitaxia de feixe molecular e eletrodeposição. A deposição física de vapor é um processo de deposição onde ocorre apenas uma reação física. Existem também processos híbridos que usam meios físicos e químicos, que incluem deposição por pulverização e métodos de descarga de gás ou brilho.

A deposição física de vapor está relacionada à variedade de tecnologias de pulverização utilizadas e envolve a evaporação do material de uma fonte e a transferência em camadas de silício de película fina para um substrato alvo. O material de origem é evaporado em uma câmara de vácuo, fazendo com que as partículas se dispersem igualmente e revestam todas as superfícies da câmara. Os dois métodos utilizados para a deposição de vapor físico são feixes de elétrons, ou feixes eletrônicos, para aquecer e evaporar o material de origem ou evaporação resistiva usando alta corrente elétrica. A deposição por pulverização usa um vácuo parcial carregado com um gás inerte ainda ionizado, como o argônio, e os íons carregados são atraídos para os materiais-alvo utilizados, que quebram átomos que então se depositam no substrato como silício de filme fino. Existem muitos tipos diferentes de sputtering, incluindo íons reativos, magnetron e sputtering de feixe de cluster, que são todas variações de como o bombardeio de íons do material de origem é feito.

A deposição de vapor químico é um dos processos mais comuns usados ​​para produzir silício de filme fino e é mais preciso que os métodos físicos. Um reator é preenchido com uma variedade de gases, que interagem entre si para produzir subprodutos sólidos que se condensam em todas as superfícies do reator. O silício de película fina produzido dessa maneira pode ter características extremamente uniformes e pureza muito alta, o que torna esse método útil para a indústria de semicondutores e para a produção de revestimentos ópticos. A desvantagem é que esses tipos de métodos de deposição podem ser relativamente lentos, geralmente requerem câmaras de reatores operando a temperaturas de até 1.100 ° Celsius (2.012 ° Fahrenheit) e utilizam gases muito tóxicos, como o silano.

Cada uma das dezenas de diferentes processos de deposição deve ser considerada ao fabricar silício de película fina, pois cada um possui suas próprias vantagens, custos e riscos. As primeiras câmaras de íons reativos foram suspensas do chão do laboratório para isolá-las, pois tinham que ser carregadas a 50.000 volts e poderiam causar um curto-circuito nos equipamentos de computador, mesmo que eles estivessem apenas sentados no concreto próximo. Os tubos de cobre de 12 polegadas de diâmetro que corriam desses reatores para a rocha abaixo do chão de fábrica eram conhecidos coloquialmente como "varas de Jesus" pelos trabalhadores do laboratório, com referência ao fato de que quem o tocasse estaria conversando com Jesus, pois mataria ele ou ela. Produtos como células solares sensibilizadas a corantes oferecem uma abordagem nova, menos perigosa e menos dispendiosa para a fabricação de filmes finos, pois não requerem substratos precisos de semicondutores de silício e podem ser produzidos a temperaturas muito mais baixas, em torno de 120 ° C. Celsius).