ความแตกต่างระหว่างโพลีซิลิคอนและซิลิคอนผลึกเดี่ยว

วัสดุซิลิคอนเป็นวัสดุพื้นฐานและสำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนของห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จึงต้องเริ่มต้นจากการผลิตวัสดุซิลิคอนพื้นฐานนี้

โคมไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว

ซิลิคอนผลึกเดี่ยวเป็นรูปแบบหนึ่งของธาตุซิลิคอน เมื่อธาตุซิลิคอนหลอมเหลวแข็งตัว อะตอมของซิลิคอนจะเรียงตัวกันในโครงสร้างผลึกแบบเพชรกลายเป็นนิวเคลียสผลึกจำนวนมาก หากนิวเคลียสผลึกเหล่านี้เจริญเติบโตเป็นเกรนที่มีทิศทางของระนาบผลึกไปในทิศทางเดียวกัน เกรนเหล่านี้จะรวมกันในแนวขนานเพื่อตกผลึกกลายเป็นซิลิคอนผลึกเดี่ยว

ซิลิคอนผลึกเดี่ยวมีคุณสมบัติทางกายภาพคล้ายโลหะและมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ ซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น ในขณะเดียวกัน ซิลิคอนผลึกเดี่ยวก็มีค่าการนำไฟฟ้ากึ่งตัวนำสูงเช่นกัน ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่บริสุทธิ์มากเป็นสารกึ่งตัวนำโดยเนื้อแท้ ค่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่บริสุทธิ์มากสามารถปรับปรุงได้โดยการเติมธาตุ IIIA ในปริมาณเล็กน้อย (เช่น โบรอน) และสามารถสร้างสารกึ่งตัวนำซิลิคอนชนิด P ได้ ในทำนองเดียวกัน การเติมธาตุ IIIA ในปริมาณเล็กน้อย (เช่น ฟอสฟอรัสหรือสารหนู) ก็สามารถปรับปรุงค่าการนำไฟฟ้าได้เช่นกัน ทำให้เกิดสารกึ่งตัวนำซิลิคอนชนิด N

โพลีซิลิคอนแสงอาทิตย์

โพลีซิลิคอนเป็นรูปแบบหนึ่งของธาตุซิลิคอน เมื่อธาตุซิลิคอนหลอมเหลวแข็งตัวภายใต้สภาวะการเย็นตัวยิ่งยวด อะตอมของซิลิคอนจะเรียงตัวกันเป็นนิวเคลียสผลึกจำนวนมากในรูปของโครงสร้างตาข่ายเพชร หากนิวเคลียสผลึกเหล่านี้เติบโตเป็นเม็ดที่มีทิศทางการตกผลึกแตกต่างกัน เม็ดเหล่านี้จะรวมตัวกันและตกผลึกกลายเป็นโพลีซิลิคอน ซึ่งแตกต่างจากซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซลล์แสงอาทิตย์ และจากซิลิคอนอสัณฐานที่ใช้ในอุปกรณ์ฟิล์มบางไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์

ความแตกต่างและความเชื่อมโยงระหว่างทั้งสอง

ในซิลิคอนผลึกเดี่ยว โครงสร้างเฟรมผลึกมีความสม่ำเสมอและสามารถระบุได้จากลักษณะภายนอกที่สม่ำเสมอ ในซิลิคอนผลึกเดี่ยว โครงผลึกของตัวอย่างทั้งหมดมีความต่อเนื่องและไม่มีขอบเขตของผลึก ผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่หายากมากในธรรมชาติและยากที่จะสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการ (ดูการตกผลึกใหม่) ในทางตรงกันข้าม ตำแหน่งของอะตอมในโครงสร้างอสัณฐานถูกจำกัดด้วยการเรียงตัวในระยะสั้น

เฟสผลึกหลายเหลี่ยมและผลึกย่อยประกอบด้วยผลึกขนาดเล็กหรือไมโครคริสตัลจำนวนมาก โพลีซิลิคอนเป็นวัสดุที่ประกอบด้วยผลึกซิลิคอนขนาดเล็กจำนวนมาก เซลล์ผลึกหลายเหลี่ยมสามารถรับรู้ถึงพื้นผิวได้ด้วยเอฟเฟกต์แผ่นโลหะที่มองเห็นได้ โพลีซิลิคอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์ รวมถึงโพลีซิลิคอนเกรดโซลาร์เซลล์ จะถูกแปลงเป็นซิลิคอนผลึกเดี่ยว ซึ่งหมายความว่าผลึกที่เชื่อมต่อกันแบบสุ่มในโพลีซิลิคอนจะถูกแปลงเป็นผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ ซิลิคอนผลึกเดี่ยวใช้ในการผลิตอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ซิลิคอนเป็นส่วนใหญ่ โพลีซิลิคอนสามารถมีความบริสุทธิ์ได้ถึง 99.9999% โพลีซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษยังใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เช่น แท่งโพลีซิลิคอนยาว 2-3 เมตร ในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ โพลีซิลิคอนมีการใช้งานทั้งในระดับมหภาคและจุลภาค กระบวนการผลิตซิลิคอนผลึกเดี่ยว ได้แก่ กระบวนการ Czeckorasky กระบวนการหลอมโซน และกระบวนการ Bridgman

ความแตกต่างระหว่างโพลีซิลิคอนและซิลิคอนผลึกเดี่ยวส่วนใหญ่ปรากฏให้เห็นในคุณสมบัติทางกายภาพ ในแง่ของคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้า โพลีซิลิคอนด้อยกว่าซิลิคอนผลึกเดี่ยว โพลีซิลิคอนสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการขึ้นรูปซิลิคอนผลึกเดี่ยวได้

1. ในแง่ของความไม่สมมาตรของสมบัติทางกล สมบัติทางแสง และสมบัติทางความร้อนนั้น ความไม่สมมาตรนั้นเห็นได้ชัดน้อยกว่าซิลิคอนผลึกเดี่ยวมาก

2. ในแง่ของคุณสมบัติทางไฟฟ้า การนำไฟฟ้าของซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมนั้นน้อยกว่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนผลึกเดี่ยวอย่างมาก หรือแทบจะไม่มีการนำไฟฟ้าเลย

3. ในแง่ของกิจกรรมทางเคมี ความแตกต่างระหว่างทั้งสองมีน้อยมาก โดยทั่วไปแล้วจะใช้โพลีซิลิคอนมากกว่า