Materiał krzemowy jest najbardziej podstawowym i rdzeniowym materiałem w przemyśle półprzewodników.Złożony proces produkcyjny w łańcuchu przemysłu półprzewodników powinien również rozpoczynać się od produkcji podstawowego materiału krzemowego.
Monokrystaliczna, krzemowa lampa ogrodowa na energię słoneczną
Krzem monokrystaliczny jest formą krzemu elementarnego.Kiedy stopiony krzem elementarny krzepnie, atomy krzemu układają się w sieć diamentową w wiele jąder krystalicznych.Jeśli te jądra kryształów rozwiną się w ziarna o tej samej orientacji płaszczyzny kryształu, ziarna te zostaną połączone równolegle, aby krystalizować w monokrystaliczny krzem.
Krzem monokrystaliczny ma właściwości fizyczne quasi-metalu i ma słabą przewodność elektryczną, która wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.Jednocześnie krzem monokrystaliczny ma również znaczną przewodność półelektryczną.Ultraczysty krzem monokrystaliczny jest samoistnym półprzewodnikiem.Przewodność ultraczystego monokrystalicznego krzemu można poprawić poprzez dodanie śladowych pierwiastków ⅢA (takich jak bor) i można utworzyć półprzewodnik krzemowy typu P.Takich jak dodatek pierwiastków śladowych ⅤA (takich jak fosfor lub arsen) może również poprawić stopień przewodności, tworzenie półprzewodnika krzemowego typu N.
Polikrzem jest formą krzemu elementarnego.Kiedy stopiony krzem elementarny krzepnie w warunkach przechłodzenia, atomy krzemu układają się w wiele jąder krystalicznych w postaci siatki diamentowej.Jeśli te jądra kryształów przerosną w ziarna o różnej orientacji kryształów, ziarna te łączą się i krystalizują w polikrzem.Różni się od krzemu monokrystalicznego, który jest stosowany w elektronice i ogniwach słonecznych, oraz od krzemu amorficznego, który jest stosowany w urządzeniach cienkowarstwowych iświatło ogrodowe z ogniw słonecznych
Różnica i związek między nimi
W krzemie monokrystalicznym struktura ramy kryształu jest jednolita i można ją rozpoznać po jednolitym wyglądzie zewnętrznym.W krzemie monokrystalicznym sieć krystaliczna całej próbki jest ciągła i nie ma granic ziaren.Duże monokryształy są niezwykle rzadkie w przyrodzie 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 potrafią rozpoznać teksturę po widocznym efekcie blachy.Gatunki półprzewodników, w tym polikrzem przeznaczony do zastosowań solarnych, są przekształcane w krzem monokrystaliczny, co oznacza, że losowo połączone kryształy w polikrzemie są przekształcane w duży monokryształ.Krzem monokrystaliczny jest używany do produkcji większości urządzeń mikroelektronicznych na bazie krzemu.Polikrzem może osiągnąć czystość 99,9999%.Ultraczysty polikrzem jest również stosowany w przemyśle półprzewodników, np. Pręty polikrzemowe o długości od 2 do 3 metrów.W przemyśle mikroelektroniki polikrzem ma zastosowanie zarówno w skali makro, jak i mikro.Procesy produkcyjne krzemu monokrystalicznego obejmują proces Czeckorasky'ego, topienie strefowe i proces Bridgmana.
Różnica między polikrzemem a krzemem monokrystalicznym objawia się głównie właściwościami fizycznymi.Pod względem właściwości mechanicznych i elektrycznych polikrzem jest gorszy od krzemu monokrystalicznego.Polikrzem może być stosowany jako surowiec do ciągnienia krzemu monokrystalicznego.
1. Jeśli chodzi o anizotropię właściwości mechanicznych, optycznych i termicznych, jest ona znacznie mniej oczywista niż krzem monokrystaliczny
2. Pod względem właściwości elektrycznych przewodność elektryczna krzemu polikrystalicznego jest znacznie mniejsza niż w przypadku krzemu monokrystalicznego lub prawie nie ma przewodności elektrycznej
3, jeśli chodzi o aktywność chemiczną, różnica między nimi jest bardzo mała, generalnie częściej używa się polikrzemu
Czas publikacji: 24 marca 2023 r