單晶硅、多晶硅、非晶硅簡介及區別
單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素,是晶體材料的重要組成部分。硅的單晶體,具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質,是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%,甚至達到99.9999999%以上。用于制造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。
熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒,則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅具有準金屬的物理性質,有較弱的導電性,其電導率隨溫度的升高而增加,有顯著的半導電性。超純的單晶硅是本征半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其導電的程度,而形成p型硅半導體;如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導電程度,形成n型硅半導體。單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無定形硅,然后用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。單晶硅主要用于制作半導體元件。
用 途: 是制造半導體硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶體管、二極管、開關器件
等。
名 稱:多晶硅
英文名:polycrystalline silicon
性 質:灰色金屬光澤。密度2.32~2.34。熔點1410℃。沸點2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間,室溫下質脆,切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性,1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑,高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔融狀態下,具有較大的化學活潑性,能與幾乎任何材料作用。具有半導體性質,是極為重要的優良半導體材料,但微量的雜質即可大大影響其導電性。
多晶硅是單質硅的一種形態。熔融的單質硅在過冷條件下凝固時,硅原子以金剛石晶格形態排列成許多晶核,如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結合起來,就結晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。
用 途:電子工業中廣泛用于制造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化,再經冷凝、精餾、還原而得。
名 稱:非晶硅
英文名:amorphous silicon
非晶硅是一種直接能帶半導體,它的結構內部有許多所謂的“懸鍵”,也就是沒有和周圍的硅原子成鍵的電子,這些電子在電場作用下就可以產生電流,并不需要聲子的幫助,因而非晶硅可以做得很薄,還有制作成本低的優點.
非晶硅的制備:由非晶態合金的制備知道,要獲得非晶態,需要有高的冷卻速率,而對冷卻速率的具體要求隨材料而定。硅要求有*的冷卻速率,用液態快速淬火的方法目前還無法得到非晶態。近年來,發展了許多種氣相淀積非晶態硅膜的技術,其中包括真空蒸發、輝光放電、濺射及化學氣相淀積等方法。一般所用的主要原料是單硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)等,純度要求很高。
用 途:可以制成非晶硅場效應晶體管;用于液晶顯示器件、集成式a—Si倒相器、集成式圖象傳感器、以及雙穩態多諧振蕩器等器件中作為非線性器件;利用非晶硅膜可以制成各種光敏、位敏、力敏、熱敏等傳感器;利用非晶硅膜制做靜電復印感光膜,不僅復印速率會大大提高,而且圖象清晰,使用壽命長;等等。
單晶硅、非晶硅、多晶硅的區別
1.區別晶體非晶體?
日常所見到的固體分為非晶體和晶體兩大類,非晶體物質的內部原子排列沒有一定的規律,當斷裂時斷口也是隨機的,如塑料和玻璃等,而稱之為晶體的物質,外形呈現天然的有規則的多面體,具有明顯的棱角與平面,其內部的原子是按照一定的規律整齊的排列起來,所以破裂時也按照一定的平面斷開,如食鹽、水晶等。
2.區別單晶體和多晶體?
有的晶體是由許許多多的小晶粒組成,若晶粒之間的排列沒有規則,這種晶體稱之為多晶體,如金屬銅和鐵。但也有晶體本身就是一個完整的大晶粒,這種晶體稱之為單晶體,如水晶和晶剛石。
3.單晶硅與多晶硅光伏電池的比較?
單晶硅電池具有電池轉換效率高,穩定性好,但是成本較高。多晶硅電池成本低,轉換效率略低于直拉單晶硅太陽能電池,材料中的各種缺陷,如晶界、位錯、微缺陷,和材料中的雜質碳和氧,以及工藝過程中玷污的過渡族金屬。(end)