矽的分類

矽分為3大種類:單晶矽、多晶矽、無定形矽。

矽的單晶體。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。用於制造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶矽在單晶爐內拉制而成。

多晶矽,是單質矽的一種形態。熔融的單質矽在過冷條件下凝固時,矽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,就結晶成多晶矽。利用價值:從目前國際太陽電池的發展過程可以看出其發展趨勢為單晶矽、多晶矽、帶狀矽、薄膜材料(包括微晶矽基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。

無定形矽(a-Si)又非晶矽,是矽的一種同素異形體。晶體矽通常呈正四面體排列,每一個矽原子位於正四面體的頂點,並與另外四個矽原子以共價鍵緊密結合。這種結構可以延展得非常龐大,從而形成穩定的晶格結構。而無定性矽不存在這種延展開的晶格結構,原子間的晶格網絡呈無序排列。換言之,並非所有的原子都與其它原子嚴格地按照正四面體排列。由於這種不穩定性,無定形矽中的部分原子含有懸空鍵(dangling bond)。這些懸空鍵對矽作為導體的性質有很大的負面影響。然而,這些懸空鍵可以被氫所填充,經氫化之後,無定形矽的懸空鍵密度會顯著減小,並足以達到半導體材料的標准。但很不如願的一點是,在光的照射下,氫化無定形矽的導電性能將會顯著衰退,這種特性被稱為SWE效應(Staebler-Wronski Effect).

美國科學家Stanford R. Ovshinsky擁有許多關於無定形矽的專利,包括半導體、太陽能電池等。它們的成本較相應的晶體矽制成品要低很多。

此外,無定形矽可用作自計溫度計照相機(Thermal Camera)中的微輻射探測儀(microbolometer

無定形矽 單晶矽 多晶矽

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