Różnica między krzemem polikrystalicznym a krzemem monokrystalicznym

Materiał krzemowy jest najbardziej podstawowym i podstawowym materiałem w przemyśle półprzewodnikowym. Złożony proces produkcyjny łańcucha przemysłu półprzewodnikowego powinien również zaczynać się od produkcji podstawowego materiału krzemowego.

Monokrystaliczna krzemowa lampa ogrodowa zasilana energią słoneczną

Monokrystaliczny krzem jest formą pierwiastkowego krzemu. Gdy stopiony pierwiastkowy krzem krzepnie, atomy krzemu układają się w sieć diamentową w wiele jąder krystalicznych. Jeśli te jądra krystaliczne rozrosną się w ziarna o tej samej orientacji płaszczyzny krystalicznej, ziarna te zostaną połączone równolegle, aby skrystalizować w monokrystaliczny krzem.

Monokrystaliczny krzem ma właściwości fizyczne quasi-metalu i ma słabą przewodność elektryczną, która wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Jednocześnie monokrystaliczny krzem ma również znaczną półelektryczną przewodność. Ultraczysty monokrystaliczny krzem jest półprzewodnikiem wewnętrznym. Przewodność ultraczystego monokrystalicznego krzemu można poprawić, dodając śladowe pierwiastki ⅢA (takie jak bor), a można utworzyć półprzewodnik krzemowy typu P. Na przykład dodanie śladowych pierwiastków ⅤA (takich jak fosfor lub arsen) może również poprawić stopień przewodności, tworząc półprzewodnik krzemowy typu N.

polisilikonświatło słoneczne

Polikrzem jest formą pierwiastkowego krzemu. Gdy stopiony pierwiastkowy krzem krzepnie w warunkach przechłodzenia, atomy krzemu układają się w wiele jąder krystalicznych w formie sieci diamentowej. Jeśli te jądra krystaliczne rosną w ziarna o różnej orientacji kryształu, ziarna te łączą się i krystalizują w polikrzem. Różni się on od monokrystalicznego krzemu, który jest stosowany w elektronice i ogniwach słonecznych, oraz od amorficznego krzemu, który jest stosowany w urządzeniach cienkowarstwowych iogniwa słoneczne oświetlenie ogrodowe

Różnica i związek między nimi

W monokrystalicznym krzemie struktura szkieletu krystalicznego jest jednolita i można ją zidentyfikować po jednolitym wyglądzie zewnętrznym. W monokrystalicznym krzemie sieć krystaliczna całej próbki jest ciągła i nie ma granic ziaren. Duże pojedyncze kryształy są niezwykle rzadkie w naturze i trudne do wytworzenia w laboratorium (patrz rekrystalizacja). Natomiast pozycje atomów w strukturach amorficznych są ograniczone do uporządkowania krótkiego zasięgu.

Fazy ​​polikrystaliczne i subkrystaliczne składają się z dużej liczby małych kryształów lub mikrokryształów. Polikrzem to materiał składający się z wielu mniejszych kryształów krzemu. Ogniwa polikrystaliczne mogą rozpoznawać teksturę dzięki widocznemu efektowi blachy. Gatunki półprzewodników, w tym polikrzem solarny, są przekształcane w krzem monokrystaliczny, co oznacza, że ​​losowo połączone kryształy w polikrzemie są przekształcane w duży pojedynczy kryształ. Krzem monokrystaliczny jest używany do produkcji większości mikroelektronicznych urządzeń na bazie krzemu. Polikrzem może osiągnąć czystość 99,9999%. Ultraczysty polikrzem jest również używany w przemyśle półprzewodnikowym, takim jak pręty polikrzemowe o długości od 2 do 3 metrów. W przemyśle mikroelektronicznym polikrzem ma zastosowania zarówno w skali makro, jak i mikro. Procesy produkcyjne krzemu monokrystalicznego obejmują proces Czeckorasky'ego, topienie strefowe i proces Bridgmana.

Różnica między polisilikonem a monokrystalicznym krzemem objawia się głównie we właściwościach fizycznych. Pod względem właściwości mechanicznych i elektrycznych polisilikon jest gorszy od monokrystalicznego krzemu. Polisilikon może być stosowany jako surowiec do ciągnienia monokrystalicznego krzemu.

1. Pod względem anizotropii właściwości mechanicznych, optycznych i termicznych jest on znacznie mniej oczywisty niż krzem monokrystaliczny

2. Jeśli chodzi o właściwości elektryczne, przewodnictwo elektryczne krzemu polikrystalicznego jest znacznie mniej znaczące niż przewodnictwo elektryczne krzemu monokrystalicznego, a nawet prawie żadne.

3. Jeśli chodzi o aktywność chemiczną, różnica między nimi jest bardzo mała, zazwyczaj stosuje się polisilikon.