Новости перспективных технологий

Производство более дешевых и гибких тонкослойных пластин из кристаллического кремния

Изображение с сайта www.ostec-group.ru

Группа исследователей из Центра исследований в области наноинженерии (CRNE) и кафедры электронной инженерии в Политехническом университете Каталонии (BarcelonaTech, UPC) нашла более быстрый и дешевый способ производства материалов из кристаллического кремния. Результаты их исследований были недавно опубликованы в онлайн-версии журнала Applied Physics Letters.

Кремниевый образец после извлечения из цилиндра (фото сделано в Политехническом университете Каталонии (UPC)).

Тонкослойные пластины из кристаллического кремния с толщиной около 10 мкм (микрометров) стоят дорого, однако они очень востребованы в области микроэлектроники, особенно с учетом растущего спроса на 3D-схемы, интегрированные с микрочипами. Кремниевые пластины также потенциально применимы в рамках фотоэлектричества в среднесрочной перспективе для производства электричества из солнечного света и производства более бюджетных, гибких и легких фотоэлементов.

В последние годы были разработаны методы для получения более тонких кристаллических кремниевых пластин из монокристаллических цилиндрических слитков. Слои вырезаются из слитков с использованием многоходовой пилы, пропитанной абразивным материалом. Минимальная толщина слоев — около 150 мкм. Получить более тонкие пластины сложнее, так как существующие методы позволяют производить такие пластины по одной за процедуру. Кроме того, в рамках данного процесса отход кремния составляет 50%.

Методология, разработанная учеными, основана на создании малых пор в материале и применении высокотемпературного воздействия в процессе производства. Некоторое количество отдельных пластин из кристаллического кремния получено за счет точного контроля профилей пор. Точный контроль диаметра пор позволяет контролировать количество и толщину слоев. Кремниевые слои «пирога» разделены посредством эксфолиации. Итоговое количество слоев зависит от собственной толщины слоев и исходной толщины пластины. Исследователям из CRnE удалось создать до 10 тонких слоев (с толщиной 5—7 мкм) из одной пластины толщиной 300 мкм.

Тонкие и ультратонких пластины из кристаллического кремния можно применять в рамках интегрирования 3D-схем микроэлектромеханических систем (MEMS) со стандартными микрочипами, а также в рамках новейшей фотоэлектрической технологии. К примеру, стабильно развивается резка пластин для производства фотоэлементов. Толщина уменьшилась (с 350 мкм в 90-х гг. до 180 мкм в наши дни), а эффективность увеличилась, приведя к снижению производственных затрат. Но, к сожалению, дальнейшего снижения будет нелегко достичь. Также ученые сообщили, что, несмотря на меньшую толщину, пластины сохраняют высокий потенциал по впитыванию солнечной энергии и ее преобразованию в электричество.

Информация с сайта www.ostec-group.ru.