Vật liệu silicon là vật liệu cơ bản và cốt lõi nhất trong ngành bán dẫn. Quy trình sản xuất phức tạp của chuỗi công nghiệp bán dẫn cũng phải bắt đầu từ việc sản xuất vật liệu silicon cơ bản.
Đèn sân vườn năng lượng mặt trời silicon đơn tinh thể
Silicon đơn tinh thể là một dạng silicon nguyên tố. Khi silicon nguyên tố nóng chảy đông đặc lại, các nguyên tử silicon được sắp xếp theo mạng kim cương thành nhiều hạt nhân tinh thể. Nếu các hạt nhân tinh thể này phát triển thành các hạt có cùng hướng của mặt phẳng tinh thể thì các hạt này sẽ kết hợp song song để kết tinh thành silicon đơn tinh thể.
Silic đơn tinh thể có các tính chất vật lý của một bán kim loại và có tính dẫn điện yếu, độ dẫn điện tăng khi nhiệt độ tăng. Đồng thời, silicon đơn tinh thể cũng có tính dẫn điện đáng kể. Silicon đơn tinh thể siêu tinh khiết là một chất bán dẫn nội tại. Độ dẫn điện của silicon đơn tinh thể siêu tinh khiết có thể được cải thiện bằng cách thêm các nguyên tố vi lượng ⅢA (chẳng hạn như boron) và có thể hình thành chất bán dẫn silicon loại P. Chẳng hạn như việc bổ sung các nguyên tố vi lượng ⅤA (như phốt pho hoặc asen) cũng có thể cải thiện mức độ dẫn điện, hình thành chất bán dẫn silicon loại N.
Polysilicon là một dạng silicon nguyên tố. Khi silicon nguyên tố nóng chảy đông đặc lại trong điều kiện siêu lạnh, các nguyên tử silicon được sắp xếp thành nhiều hạt nhân tinh thể dưới dạng mạng kim cương. Nếu những hạt nhân tinh thể này phát triển thành những hạt có hướng tinh thể khác nhau thì những hạt này sẽ kết hợp và kết tinh thành polysilicon. Nó khác với silicon đơn tinh thể, được sử dụng trong thiết bị điện tử và pin mặt trời, và khác với silicon vô định hình, được sử dụng trong các thiết bị màng mỏng vàĐèn sân vườn sử dụng pin năng lượng mặt trời
Sự khác biệt và kết nối giữa hai
Trong silicon đơn tinh thể, cấu trúc khung tinh thể đồng nhất và có thể được xác định bằng hình thức bên ngoài đồng nhất. Trong silicon đơn tinh thể, mạng tinh thể của toàn bộ mẫu là liên tục và không có ranh giới hạt. Các tinh thể đơn lớn cực kỳ hiếm trong tự nhiên và khó tạo ra trong phòng thí nghiệm (xem phần kết tinh lại). Ngược lại, vị trí của các nguyên tử trong cấu trúc vô định hình bị giới hạn trong phạm vi sắp xếp ngắn.
Các pha đa tinh thể và dưới tinh thể bao gồm một số lượng lớn các tinh thể nhỏ hoặc vi tinh thể. Polysilicon là vật liệu được tạo thành từ nhiều tinh thể silicon nhỏ hơn. Các tế bào đa tinh thể có thể nhận biết kết cấu bằng hiệu ứng kim loại tấm có thể nhìn thấy được. Các loại chất bán dẫn bao gồm polysilicon cấp năng lượng mặt trời được chuyển đổi thành silicon đơn tinh thể, nghĩa là các tinh thể được kết nối ngẫu nhiên trong polysilicon được chuyển đổi thành một tinh thể đơn lớn. Silicon đơn tinh thể được sử dụng để chế tạo hầu hết các thiết bị vi điện tử dựa trên silicon. Polysilicon có thể đạt được độ tinh khiết 99,9999%. Polysilicon siêu tinh khiết cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn, chẳng hạn như các thanh polysilicon dài từ 2 đến 3 mét. Trong ngành vi điện tử, polysilicon có ứng dụng ở cả quy mô vĩ mô và vi mô. Các quy trình sản xuất silicon đơn tinh thể bao gồm quy trình Czeckorasky, quy trình nấu chảy vùng và quy trình Bridgman.
Sự khác biệt giữa polysilicon và silicon đơn tinh thể chủ yếu thể hiện ở tính chất vật lý. Về tính chất cơ và điện, polysilicon kém hơn silicon đơn tinh thể. Polysilicon có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô để tạo ra silicon đơn tinh thể.
1. Xét về tính dị hướng của các tính chất cơ học, tính chất quang học và tính chất nhiệt, nó kém rõ ràng hơn nhiều so với silicon đơn tinh thể
2. Về tính chất điện, độ dẫn điện của silicon đa tinh thể kém hơn nhiều so với silicon đơn tinh thể, hoặc thậm chí gần như không có tính dẫn điện
3, về mặt hoạt động hóa học, sự khác biệt giữa hai loại này là rất nhỏ, thường sử dụng polysilicon nhiều hơn
Thời gian đăng: 24-03-2023