Der Unterschied zwischen polykristallinem Silizium

Silizium ist der grundlegendste und wichtigste Werkstoff in der Halbleiterindustrie. Der komplexe Produktionsprozess der Halbleiterindustrie beginnt daher mit der Herstellung von Silizium als Basismaterial.

Solar-Gartenleuchte aus monokristallinem Silizium

Monokristallines Silizium ist eine Form von elementarem Silizium. Beim Erstarren von geschmolzenem elementarem Silizium ordnen sich die Siliziumatome in einem Diamantgitter zu vielen Kristallkeimen an. Wachsen diese Kristallkeime zu Körnern mit gleicher Orientierung der Kristallflächen heran, verbinden sich diese Körner parallel und kristallisieren zu monokristallinem Silizium.

Monokristallines Silizium besitzt die physikalischen Eigenschaften eines Quasimetalls und eine geringe elektrische Leitfähigkeit, die mit steigender Temperatur zunimmt. Gleichzeitig weist monokristallines Silizium auch eine signifikante halbleitende Leitfähigkeit auf. Hochreines monokristallines Silizium ist ein intrinsischer Halbleiter. Die Leitfähigkeit von hochreinem monokristallinem Silizium lässt sich durch die Zugabe von Spuren von Elementen der Gruppe III (wie Bor) verbessern, wodurch ein p-leitender Siliziumhalbleiter entsteht. Ebenso kann die Zugabe von Spuren von Elementen der Gruppe V (wie Phosphor oder Arsen) die Leitfähigkeit erhöhen und zur Bildung eines n-leitenden Siliziumhalbleiters führen.

PolysiliziumSolarlicht

Polysilizium ist eine Form von elementarem Silizium. Beim Erstarren von geschmolzenem elementarem Silizium unter Unterkühlung ordnen sich die Siliziumatome in Form eines Diamantgitters zu vielen Kristallkeimen an. Wachsen diese Kristallkeime zu Körnern mit unterschiedlicher Kristallorientierung heran, verbinden sich diese Körner und kristallisieren zu Polysilizium. Es unterscheidet sich von monokristallinem Silizium, das in der Elektronik und in Solarzellen verwendet wird, und von amorphem Silizium, das in Dünnschichtbauelementen zum Einsatz kommt.Gartenleuchte mit Solarzellen

Der Unterschied und die Verbindung zwischen den beiden

In monokristallinem Silizium ist die Kristallstruktur einheitlich und lässt sich an dem gleichmäßigen äußeren Erscheinungsbild erkennen. Das Kristallgitter des gesamten Materials ist durchgehend und weist keine Korngrenzen auf. Große Einkristalle sind in der Natur extrem selten und im Labor schwer herzustellen (siehe Rekristallisation). Im Gegensatz dazu ist die Atomordnung in amorphen Strukturen auf Nahordnung beschränkt.

Polykristalline und subkristalline Phasen bestehen aus einer Vielzahl kleiner Kristalle oder Mikrokristalle. Polysilizium ist ein Material, das aus vielen kleineren Siliziumkristallen aufgebaut ist. Polykristalline Zellen weisen eine sichtbare Oberflächenstruktur auf, die an einen Blecheffekt erinnert. Halbleiterqualitäten, einschließlich Polysilizium in Solarqualität, werden zu monokristallinem Silizium umgewandelt. Dabei werden die zufällig verbundenen Kristalle im Polysilizium zu einem großen Einkristall zusammengefügt. Monokristallines Silizium wird zur Herstellung der meisten siliziumbasierten mikroelektronischen Bauelemente verwendet. Polysilizium kann eine Reinheit von 99,9999 % erreichen. Hochreines Polysilizium, beispielsweise in Form von 2 bis 3 Meter langen Polysiliziumstäben, findet ebenfalls Anwendung in der Halbleiterindustrie. In der Mikroelektronik wird Polysilizium sowohl im Makro- als auch im Mikrobereich eingesetzt. Zu den Herstellungsverfahren für monokristallines Silizium gehören 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 monokristallinem Silizium unterlegen. Polysilizium kann als Rohmaterial zur Herstellung von monokristallinem Silizium verwendet werden.

1. Hinsichtlich der Anisotropie der mechanischen, optischen und thermischen Eigenschaften ist sie weitaus weniger ausgeprägt als bei monokristallinem Silizium.

2. Hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften ist die elektrische Leitfähigkeit von polykristallinem Silizium weitaus geringer als die von monokristallinem Silizium, sie ist sogar nahezu nicht vorhanden.

3. Hinsichtlich der chemischen Aktivität ist der Unterschied zwischen den beiden sehr gering; im Allgemeinen wird eher Polysilizium verwendet.