Kísilefni er grunn- og kjarnaefnið í hálfleiðaraiðnaðinum. Flókið framleiðsluferli hálfleiðaraiðnaðarkeðjunnar ætti einnig að byrja á framleiðslu á undirstöðu kísilefni.
Einkristallað sílikon sólargarðsljós
Einkristallaður kísill er form frumefniskísils. Þegar bráðinn frumefniskísill storknar er kísilatómunum raðað í tígulgrind í marga kristalkjarna. Ef þessir kristalkjarnar vaxa í korn með sömu stefnu kristalplans munu þessi korn sameinast samhliða til að kristallast í einkristallaðan sílikon.
Einkristallaður sílikon hefur eðliseiginleika hálfmálms og hefur veika rafleiðni sem eykst með hækkandi hitastigi. Á sama tíma hefur einkristallaður sílikon einnig umtalsverða hálfrafmagnsleiðni. Ofurhreint einkristallað sílikon er innri hálfleiðari. Hægt er að bæta leiðni ofurhreins einkristallskísils með því að bæta við snefilefnum ⅢA (eins og bór) og hægt er að mynda P-gerð kísilhálfleiðara. Svo sem að bæta við snefilefni ⅤA frumefni (eins og fosfór eða arsen) getur einnig bætt leiðni, myndun N-gerð sílikon hálfleiðara.
Pólýkísil er form frumefniskísils. Þegar bráðinn frumefniskísill storknar við ofurkælingu er kísilatómum raðað í marga kristalkjarna í formi demantsgrindra. Ef þessir kristalkjarnar vaxa í korn með mismunandi kristalstefnu, sameinast þessi korn og kristallast í fjölkísil. Hann er frábrugðinn einkristalluðum sílikoni, sem er notaður í rafeindatækni og sólarsellur, og formlausum sílikoni, sem er notaður í þunnfilmutæki ogsólarsellur garðljós
Munurinn og tengslin þar á milli
Í einkristalluðum sílikoni er kristal ramma uppbyggingin einsleit og hægt er að bera kennsl á það með samræmdu ytra útliti. Í einkristölluðum sílikoni er kristalgrind alls sýnisins samfelld og hefur engin kornamörk. Stórir einkristallar eru afar sjaldgæfir í eðli sínu og erfiðir að búa til á rannsóknarstofu (sjá endurkristöllun). Aftur á móti er staða atóma í myndlausum byggingum takmörkuð við skammdrægar röðun.
Fjölkristallaðir og undirkristallaðir fasar samanstanda af miklum fjölda lítilla kristalla eða örkristalla. Pólýkísil er efni sem samanstendur af mörgum smærri kísilkristöllum. Fjölkristallaðar frumur geta þekkt áferð með sýnilegum málmplötuáhrifum. Hálfleiðaraflokkum, þar með talið pólýkísil úr sólargráðu, er breytt í einkristallaðan sílikon, sem þýðir að handahófskenndu kristallunum í fjölkísilnum er breytt í stóran einn kristal. Einkristallaður sílikon er notaður til að búa til flest kísil-undirstaða örrafræn tæki. Pólýkísil getur náð 99,9999% hreinleika. Ofurhreint pólýkísil er einnig notað í hálfleiðaraiðnaðinum, svo sem 2 til 3 metra langar pólýkísilstangir. Í öreindatækniiðnaðinum hefur pólýkísil notkun bæði á stór- og örkvarða. Framleiðsluferlar einkristallaðs sílikons innihalda Czeckorasky ferlið, svæðisbræðslu og Bridgman ferli.
Munurinn á fjölkísil og einkristallaðan sílikon kemur aðallega fram í eðlisfræðilegum eiginleikum. Hvað varðar vélræna og rafræna eiginleika er pólýkísill óæðri einkristallaður sílikon. Hægt er að nota pólýkísil sem hráefni til að draga einkristallaðan sílikon.
1. Hvað varðar anisotropy vélrænna eiginleika, sjónræna eiginleika og hitaeiginleika, er það mun minna augljóst en einkristallað sílikon
2. Hvað varðar rafmagnseiginleika er rafleiðni fjölkristallaðs kísils mun minna marktæk en einkristallaðs kísils, eða jafnvel nánast engin rafleiðni
3, hvað varðar efnafræðilega virkni, munurinn á þessu tvennu er mjög lítill, notaðu almennt pólýkísil meira
Birtingartími: 24. mars 2023