Vilka är de olika tillämpningarna av tunnfilmsilikon?

Det finns dussintals olika metoder för avsättning av tunnfilms-kisel, men de kan i allmänhet delas upp i tre kategorier. Det finns kemiska reaktionsavsättningsprocesser, såsom kemisk ångavsättning, molekylstråleepitaxi och elektrodeposition. Fysisk ångavsättning är en avsättningsprocess där en fysisk reaktion bara äger rum. Det finns också hybridprocesser som använder både fysiska och kemiska medel, som inkluderar avsättning av förförstoftning och gas eller glöd.

Fysisk ångavsättning är relaterad till de olika sputteringsteknologier som används och involverar avdunstning av material från en källa och överföring av det i tunnfilms-kiselskikt till ett målsubstrat. Källmaterialet indunstas i en vakuumkammare, vilket gör att partiklar sprids lika och beläggar alla ytor i kammaren. De två metoderna för användning av fysisk ångavsättning för detta är elektronstrålar, eller e-balkar, för att värma och avdunka källmaterialet, eller resistiv förångning med hög elektrisk ström. Sputteravsättningen använder ett partiellt vakuum laddat med en inert men ännu joniserad gas, såsom argon, och de laddade jonerna dras till de använda målmaterialen, som bryter av atomer som sedan sätter sig på substratet som tunnfilms-kisel. Det finns många olika typer av sputtering, inklusive reaktiv jon, magnetron och cluster beam sputtering, som alla är variationer på hur jonbombardement av källmaterialet görs.

Kemisk ångavsättning är en av de vanligaste processerna som används för att producera tunnfilms-kisel och är mer exakt än fysiska metoder. En reaktor är fylld med olika gaser som samverkar med varandra för att producera fasta biprodukter som kondenserar på alla ytor i reaktorn. Tunnfilmsilikon som produceras på detta sätt kan ha extremt enhetliga egenskaper och mycket hög renhet, vilket gör denna metod användbar för halvledarindustrin såväl som för framställning av optiska beläggningar. Nackdelen är att dessa typer av avsättningsmetoder kan vara relativt långsamma, ofta kräver reaktorkamrar som arbetar vid temperaturer upp till 2 012 ° Fahrenheit (1 100 ° Celsius) och använder mycket giftiga gaser, såsom silan.

Var och en av de dussintals olika deponeringsprocesserna måste beaktas vid tillverkning av tunnfilms-kisel, eftersom var och en har sina egna unika fördelar, kostnader och risker. Tidiga reaktiva jonkamrar hängdes från labbgolvet för att isolera dem, eftersom de måste laddas till 50 000 volt och kunde kortsluta datorutrustning även om de bara satt på betong i närheten. Kopparrör med tolv tum diameter som sprang från dessa reaktorer in i berggrunden under tillverkningsgolvet, kallades leksaksarbetarna i allmänhet som "Jesus-pinnar", med hänvisning till det faktum att den som rörde den skulle prata med Jesus eftersom den skulle döda honom eller henne. Produkter som färgkänsliga solceller erbjuder ett nytt, mindre farligt och billigare tillvägagångssätt för tunnfilmstillverkning, eftersom de inte kräver exakta kiselhalvledarsubstrat och kan produceras vid mycket lägre temperaturer på cirka 248 ° Fahrenheit (120 ° Celsius).