非晶硅

簡介

非晶硅在太陽輻射峰附近的光吸收系數(shù)比晶體硅大一個數(shù)量級。禁帶寬度1.7～1.8eV，而遷移率和少子壽命遠比晶體硅低?，F(xiàn)已工業(yè)應用，主要用于提煉純硅，制造太陽電池、薄膜晶體管、復印鼓、光電傳感器等。

分類

目前研究得最多，實用價值最大的非晶態(tài)半導體主要有兩類：即非晶態(tài)硅和硫屬半導體。特別是非晶態(tài)硅，在理論上和應用方面的研究都非?；钴S。

歷史

晶態(tài)硅自50年代以來，已研制成功名目繁多、功能各異的各種固態(tài)電子器件和靈巧的集成電路。非晶硅（a—Si∶H）是一種新興的半導體薄膜材料，它作為一種新能源材料和電子信息新材料，自70年代問世以來，取得了迅猛發(fā)展。非晶硅太陽能電池是目前非晶硅材料應用最廣泛的領域，也是太陽能電池的理想材料，光電轉換效率已達到13%，這種太陽能電池將成為無污染的特殊能源。1988年全世界各類太陽能電池的總產(chǎn)量35.2兆瓦，其中非晶硅太陽能電池為13.9兆瓦，居首位，占總產(chǎn)量的40%左右。與晶態(tài)硅太陽能電池相比，它具有制備工藝相對簡單，原材料消耗少，價格比較便宜等優(yōu)點。

用途

非晶硅的用途很多，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(wěn)態(tài)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。目前非晶硅的應用正在日新月異地發(fā)展著，可以相信，在不久的將來，還會有更多的新器件產(chǎn)生。

制作

非晶硅的制備：由非晶態(tài)合金的制備知道，要獲得非晶態(tài)，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。硅要求有極高的冷卻速率，用液態(tài)快速淬火的方法目前還無法得到非晶態(tài)。近年來，發(fā)展了許多種氣相淀積非晶態(tài)硅膜的技術，其中包括真空蒸發(fā)、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。非晶硅膜的結構和性質與制備工藝的關系非常密切，目前認為以輝光放電法制備的非晶硅膜質量最好，設備也并不復雜。以下簡介輝光放電法。

輝光放電法是利用反應氣體在等離子體中發(fā)生分解而在襯底上淀積成薄膜，實際上是在等離子體幫助下進行的化學氣相淀積。等離子體是由高頻電源在真空系統(tǒng)中產(chǎn)生的。根據(jù)在真空室內(nèi)施加電場的方式，可將輝光放電法分為直流電、高頻法、微波法及附加磁場的輝光放電。在輝光放電裝置中，非晶硅膜的生長過程就是硅烷在等離子體中分解并在襯底上淀積的過程。對這一過程的細節(jié)目前了解得還很不充分，但這一過程對于膜的結構和性質有很大影響。

硫屬半導體是S、Se或Te的金屬化合物，或這幾種化合物的混合物。這類材料在性質上屬于半導體材料，但又象玻璃一樣是非晶態(tài)。為與一般氧化物玻璃和結晶半導體相區(qū)別，故把它們稱為玻璃半導體。又因為它們的主要成份是周期表中的硫屬元素，故又稱為硫屬半導體，或叫硫屬玻璃。硫屬半導體的品種很多，迄今研究得比較充分的硫屬半導體有As2S3、As2Se3、As2Te3及As2Se3—As2Te3、As2Se3—As2Te3—Te2Se等。硫屬半導體的應用主要是基于它在光、熱、電場等外界條件作用下引起的性能和結構變化?？捎糜谥谱魈柲茈姵?、全息記錄材料、光—電記錄材料、復印機感光膜、硫屬玻璃光刻膠等。