Монокристаллический кремний, чаще называемый монокристаллическим кремнием, сокращенно mono c-Si или mono-Si, является основным материалом для дискретных компонентов на основе кремния и интегральных схем, используемых практически во всем современном электронном оборудовании. Моно-кремний также служит в качестве фотоэлектрического, светопоглощающего материала при изготовлении солнечных элементов.
Он состоит из кремния, в котором кристаллическая решетка всего твердого тела является непрерывной, не нарушенной по краям и без каких-либо границ зерен (т.е. монокристалл). Моно-Si может быть получен как собственный полупроводник, состоящий только из исключительно чистого кремния, или он может быть легирован добавлением других элементов, таких как бор или фосфор, для получения кремния p-типа или n-типа. Благодаря своим полупроводниковым свойствам монокристаллический кремний, возможно, является самым важным технологическим материалом последних нескольких десятилетий - "кремниевой эры", поскольку его доступность по доступной цене была необходима для разработки электронных устройств, на которых основана современная электроника и революция в информационных технологиях.
Монокристаллический кремний отличается от других аллотропных форм, таких как некристаллический аморфный кремний, используемый в тонкопленочных солнечных элементах, и поликристаллический кремний, который состоит из мелких кристаллов, известных как кристаллитов.
Производство
Монокристаллический кремний обычно получают одним из нескольких методов, которые включают плавление высокочистого полупроводникового кремния (всего несколько частей примесей на миллион) и использование затравки для инициирования формирования непрерывного монокристалла. Этот процесс обычно выполняется в инертной атмосфере, такой как аргон, и в инертном тигле, таком как кварцевый, чтобы избежать примесей, которые могли бы повлиять на однородность кристаллов.
Наиболее распространенной технологией производство монокристаллов кремния является метод Чохральского, при котором в расплавленный кремний погружают точно ориентированный стержневой затравочный кристалл. Затем стержень медленно вытягивают вверх и одновременно вращают, позволяя вытянутому материалу затвердеть в монокристаллический цилиндрический слиток длиной до 2 метров и весом в несколько сотен килограммов. Магнитные поля также могут применяться для контроля и подавления турбулентного потока, дополнительно улучшая однородность кристаллизации. Другими методами являются зонная плавка, при которой стержень из поликристаллического кремния пропускается через радиочастотную нагревательную спираль, которая создает локализованную зону расплава, из которой вырастает затравочный кристаллический слиток, и методы Бриджмена, при которых тигель перемещают через температурный градиент, чтобы охладить его с конца контейнера, содержащего затравку. Затем затвердевшие слитки нарезаются на тонкие пластины в процессе, называемом вафлированием. После последующей обработки пластины готовы к использованию в производстве.
По сравнению с литьем поликристаллических слитков, производство монокристаллического кремния происходит очень медленно и дорого. Тем не менее, спрос на моно-кремний продолжает расти из—за превосходных электронных свойств - отсутствие границ зерен обеспечивает лучший поток носителей заряда и предотвращает рекомбинацию электронов[5], что позволяет повысить производительность интегральных схем и фотовольтаики.
Это интересно
0
|
|||
Комментарии временно отключены