¿Cuáles son las diferentes aplicaciones del silicio de película delgada?

Hay docenas de métodos diferentes para la deposición de silicio de película delgada, pero generalmente se pueden dividir en tres categorías. Existen procesos de deposición de reacción química, tales como deposición química de vapor, epitaxia de haz molecular y electrodeposición. La deposición física de vapor es un proceso de deposición donde solo se produce una reacción física. También hay procesos híbridos que utilizan medios físicos y químicos, que incluyen la deposición de pulverización catódica y los métodos de descarga de gas o incandescencia.

La deposición física de vapor está relacionada con la variedad de tecnologías de pulverización catódica utilizadas, e implica la evaporación del material de una fuente y su transferencia en capas de silicio de película delgada a un sustrato objetivo. El material fuente se evapora en una cámara de vacío, lo que hace que las partículas se dispersen por igual y cubran todas las superficies de la cámara. Los dos métodos que se utilizan para la deposición física de vapor son los haces de electrones, o haces electrónicos, para calentar y evaporar el material de origen, o la evaporación resistiva con alta corriente eléctrica. La deposición de esputo utiliza un vacío parcial cargado con un gas inerte pero ionizado, como el argón, y los iones cargados son atraídos por los materiales objetivo utilizados, que rompen los átomos que luego se depositan en el sustrato como silicio de película delgada. Existen muchos tipos diferentes de pulverización catódica, incluidos los de ion reactivo, magnetrón y bombardeo por haces de racimo, que son todas variaciones de cómo se realiza el bombardeo iónico del material fuente.

La deposición química de vapor es uno de los procesos más comunes utilizados para producir silicio de película delgada, y es más preciso que los métodos físicos. Un reactor se llena con una variedad de gases, que interactúan entre sí para producir subproductos sólidos que se condensan en todas las superficies del reactor. El silicio de película delgada producido de esta manera puede tener características extremadamente uniformes y una pureza muy alta, lo que hace que este método sea útil tanto para la industria de semiconductores como para la producción de recubrimientos ópticos. El inconveniente es que este tipo de métodos de deposición pueden ser relativamente lentos, a menudo requieren cámaras del reactor que operan a temperaturas de hasta 2,012 ° Fahrenheit (1,100 ° Celsius) y utilizan gases muy tóxicos, como el silano.

Se debe considerar cada una de las docenas de procesos de deposición diferentes al fabricar silicio de película delgada, ya que cada uno tiene sus propias ventajas, costos y riesgos únicos. Las primeras cámaras de iones reactivos se suspendieron del piso del laboratorio para aislarlas, ya que tenían que cargarse a 50,000 voltios y podían acortar el equipo de la computadora incluso si simplemente estaban sentados en concreto cerca. Las tuberías de cobre de doce pulgadas de diámetro que corrían desde estos reactores hasta el lecho de roca debajo del piso de fabricación, eran conocidas coloquialmente como "palos de Jesús" por los trabajadores de laboratorio, con referencia al hecho de que quien lo tocara estaría hablando con Jesús, ya que mataría el o ella. Los productos como las células solares sensibilizadas por colorantes ofrecen un enfoque nuevo, menos peligroso y menos costoso para la fabricación de películas delgadas, ya que no requieren sustratos de semiconductores de silicio precisos y pueden producirse a temperaturas mucho más bajas de alrededor de 248 ° Fahrenheit (120 ° Celsius).