Siliziummaterial ist das grundlegendste und wichtigste Material in der Halbleiterindustrie. Der komplexe Produktionsprozess der Halbleiterindustriekette sollte ebenfalls mit der Herstellung des Grundmaterials Silizium beginnen.
Solar-Gartenleuchte aus monokristallinem Silizium
Monokristallines Silizium ist eine Form von elementarem Silizium. Wenn geschmolzenes elementares Silizium erstarrt, werden die Siliziumatome in einem Diamantgitter zu vielen Kristallkeimen angeordnet. Wenn diese Kristallkeime zu Körnern mit der gleichen Ausrichtung der Kristallebene wachsen, werden diese Körner parallel kombiniert, um zu monokristallinem Silizium zu kristallisieren.
Monokristallines Silizium hat die physikalischen Eigenschaften eines Quasimetalls und weist eine schwache elektrische Leitfähigkeit auf, die mit steigender Temperatur zunimmt. Gleichzeitig weist monokristallines Silizium auch eine erhebliche semielektrische Leitfähigkeit auf. Hochreines monokristallines Silizium ist ein intrinsischer Halbleiter. Die Leitfähigkeit von ultrareinem einkristallinem Silizium kann durch Zugabe von Spurenelementen des Typs ⅢA (z. B. Bor) verbessert werden, und es können Siliziumhalbleiter vom P-Typ gebildet werden. Beispielsweise kann die Zugabe von Spurenelementen (z. B. Phosphor oder Arsen) auch den Leitfähigkeitsgrad und die Bildung von Siliziumhalbleitern vom N-Typ verbessern.
Polysilizium ist eine Form von elementarem Silizium. Wenn geschmolzenes elementares Silizium unter der Bedingung der Unterkühlung erstarrt, werden Siliziumatome in vielen Kristallkeimen in Form eines Diamantgitters angeordnet. Wenn diese Kristallkeime zu Körnern mit unterschiedlicher Kristallorientierung heranwachsen, verbinden sich diese Körner und kristallisieren zu Polysilizium. Es unterscheidet sich von monokristallinem Silizium, das in der Elektronik und Solarzellen verwendet wird, und von amorphem Silizium, das in Dünnschichtgeräten usw. verwendet wirdGartenleuchte mit Solarzellen
Der Unterschied und die Verbindung zwischen den beiden
Bei monokristallinem Silizium ist die Kristallgerüststruktur einheitlich und am einheitlichen äußeren Erscheinungsbild erkennbar. Bei monokristallinem Silizium ist das Kristallgitter der gesamten Probe kontinuierlich und weist keine Korngrenzen auf. Große Einkristalle sind in der Natur äußerst selten und im Labor schwer herzustellen (siehe Rekristallisation). Im Gegensatz dazu sind die Positionen von Atomen in amorphen Strukturen auf die Anordnung im Nahbereich beschränkt.
Polykristalline und subkristalline Phasen bestehen aus einer Vielzahl kleiner Kristalle oder Mikrokristalle. Polysilizium ist ein Material, das aus vielen kleineren Siliziumkristallen besteht. Polykristalline Zellen können Texturen an einem sichtbaren Blecheffekt erkennen. Halbleiterqualitäten, einschließlich Polysilizium in Solarqualität, werden in monokristallines Silizium umgewandelt, was bedeutet, dass die zufällig verbundenen Kristalle im Polysilizium in einen großen Einkristall umgewandelt werden. Monokristallines Silizium wird zur Herstellung der meisten mikroelektronischen Geräte auf Siliziumbasis verwendet. Polysilizium kann eine Reinheit von 99,9999 % erreichen. Auch in der Halbleiterindustrie wird hochreines Polysilizium verwendet, beispielsweise in Form von 2 bis 3 Meter langen Polysiliziumstäben. In der Mikroelektronikindustrie findet Polysilizium Anwendungen sowohl auf der Makro- als auch auf der Mikroebene. Zu den Herstellungsprozessen von monokristallinem Silizium zählen das Czeckorasky-Verfahren, das Zonenschmelzverfahren und das Bridgman-Verfahren.
Der Unterschied zwischen Polysilizium und monokristallinem Silizium zeigt sich hauptsächlich in den physikalischen Eigenschaften. Hinsichtlich der mechanischen und elektrischen Eigenschaften ist Polysilizium dem monokristallinen Silizium unterlegen. Polysilizium kann als Rohstoff zum Ziehen von monokristallinem Silizium verwendet werden.
1. In Bezug auf die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften, optischen Eigenschaften und thermischen Eigenschaften ist es weitaus weniger offensichtlich als monokristallines Silizium
2. In Bezug auf die elektrischen Eigenschaften ist die elektrische Leitfähigkeit von polykristallinem Silizium weitaus weniger bedeutsam als die von monokristallinem Silizium, oder sogar fast keine elektrische Leitfähigkeit
3. In Bezug auf die chemische Aktivität ist der Unterschied zwischen den beiden sehr gering. Im Allgemeinen wird mehr Polysilizium verwendet
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. März 2023