دانش سرا

هدف ،تهیه قرصهای تک بلور بزرگ سیلیسیومی است که قطر آن 5/7سانتیمیتر یا بیشتر بوده و دارای خصوصیات زیر باشند .

-کم بودن تعداد نقصانها در واحد سطح.

-تمرکز پایین و کنترل شده نا خالصی (به طور معمول در مرحله ای از فرایند آماده سازی تنها چند اتم ناخالصی در یک میلیارد اتم سیلیسیوم وجود خواهد داشت ).

-ضخامت نهایی قرص بین 50تا 300 میکرو متر باشد .

-معمولا یک سطح صاف و صیقل برای لیتوکرافی نوری کافی است .

روش مرسوم ازین قرار بوده است :تصفیه مواد خام ،رشد تک بلورها با فرایندهای ذوب کردن و جامد سازی تدریجی با گرادیانهای حرارتی دقیقا کنترل شده وسپس بریدن شمش تک بلوری حاصل به صورت قطعات کوچک و سرانجام صیقل زدن آنها .مهمترین موارد صرف هزینه و انرژی در مرحله ساخت مراحل تصفیه و رشد بلور است .مورد هزینه ساز دیگر شیوه مرسوم ،ضایعات برش شمشهاست – هنگام بریدن شمشها و تبدیل آن به قرص تا یک سوم ماده تک بلور به شکل «خاک اره »از بین می رود.با برسیهای

مقدماتی ،توجه داشته باشید که اصلاح مراحل آماده سازی تک بلور ها برای کاهش هزینها به روشهای اصلاح شده خالص سازی و راههای ساخت بلورهای کامل تا حد معقول وابسته است که دارای ضخامت نهایی باشند و نیازی به بریدن آنها نباشد . دانهای ریز کوارتزیت –ماسه سنگ –را با کربن مخلوط می کنند و در یک کوره قوس الکتریکی با دمای زیاد احیا می کنند تنا سیلیسیوم مذاب نسبت نا خالصی به دست آید .این ماده را در یک ظرف شبیه قایق تخلیه کرده و به سرعت سرد می کنند تا سیلیسیوم چند بلوری نوع متا لورژیک (MG-Si)به دست اید . این ماده ضمن واکنش با Hcl تولید

گاز تری کلروسیلان (سیلیکو کلروفرم )می کند که به مایع تبدیل می شود و قسمتی از آن به طور مرحله ای تقطیر می شود و یک ماده نیمه هادی خالص تر به نام تری کلروسیلان به دست می ایند .ترکیب این ماده با هیدروژن در محفظه ای با ماده زمینه ای سیلیسیوم که به طریق الکتریکی 1000تا1200درجه سانتیگراد حرارت می بیند سبب رسوب SeG-Siبر روی ماده زمینه ای می شود

برای تشکیل سیلسیوم تک بلوری و خالص تر، از فرایند جامدسازی چکر السکی (CZ) یا فرایند جامد سازی منطقه شناور(FZ) استفاده می شود  . د رفرایند چکر السکی (CZ)یک قطعه کوچک سیلسیوم تک بلوری جهت دار را به عنوان دانش بکار می برند و آن را با سطح سیلیسیوم مذاب درون یک بوته ازمایش که به آرامی در چرخش است تماس می دهند .ماده سیلیسیوم مذاب بر روی دانه مذکور که به کندی بالا آورده می شود سرد می شود و یک شمش تک بلوری استوانه ای به قطر 5/7 تا 5/12 سانتیمتر و به طول حداکثر یک متر تشکیل می دهد . د رخلال  فرایند رشد (CZ) نیز نوعی تصفیه صورت می گیرد. د ر روش منطقه شناور،یک منطقه

مذاب ازمیان یک شمش سیلیسیومی نسبتا خاص عبور می کنند و باعث توزیع مجدد ناخالصیها می شود که مانند فرایند رشد CZ  است . از آنجا که تمرکز ناخالصی درون مایع معمولا بیشتر از جامد است ، عبور مناطق نازک ذوب شده از یک شمش با ناخالصی 01/0 درصد سبب می شود ناخالصیها به یک طرف شمش کشیده شوند و در وسط آن ناحیه ای پدید آید که نا خالصی آن  کمتر از یک قسمت در 10000000000 (10به  توان 10( است . در پایان مراحل ، شمش استوانه ای با اره به قرص های گردی به ضخامت تقریبی 250 میکرو متر بریده می شود . معمولا نرخ رشد چند سانتیمتر در ساعت در فرایند های CZوFZ مناسب است . یک هدف در بررسی  و ساخت پیل های خوشیدی یافتن راههایی است برای ساخت صفحات سیلیسومی نازک با رشد سریع که دیگر نیازی به برش نداشته باشند .

تهیه کننده :سهیلا مرادیان