La differenza tra polisilicio e silicio monocristallino

Il silicio è il materiale più basilare e fondamentale nell'industria dei semiconduttori. L'intero e complesso processo produttivo della filiera dei semiconduttori deve necessariamente iniziare dalla produzione del silicio, un materiale di base.

Lampada solare da giardino in silicio monocristallino

Il silicio monocristallino è una forma di silicio elementare. Quando il silicio elementare fuso solidifica, gli atomi di silicio si dispongono in un reticolo diamantino formando numerosi nuclei cristallini. Se questi nuclei cristallini crescono formando grani con lo stesso orientamento del piano cristallino, questi grani si uniranno in parallelo per cristallizzare e dare origine al silicio monocristallino.

Il silicio monocristallino possiede le proprietà fisiche di un quasi-metallo e ha una debole conduttività elettrica, che aumenta con l'aumentare della temperatura. Allo stesso tempo, il silicio monocristallino presenta anche una significativa conduttività semielettrica. Il silicio monocristallino ultrapuro è un semiconduttore intrinseco. La conduttività del silicio monocristallino ultrapuro può essere migliorata aggiungendo tracce di elementi IIIA (come il boro), formando così un semiconduttore di silicio di tipo P. Allo stesso modo, l'aggiunta di tracce di elementi VA (come il fosforo o l'arsenico) può migliorare il grado di conduttività, portando alla formazione di un semiconduttore di silicio di tipo N.

polisilicioluce solare

Il polisilicio è una forma di silicio elementare. Quando il silicio elementare fuso solidifica in condizioni di sottoraffreddamento, gli atomi di silicio si dispongono in molti nuclei cristallini a formare un reticolo diamantino. Se questi nuclei cristallini crescono in grani con un diverso orientamento cristallino, questi grani si combinano e cristallizzano in polisilicio. Si differenzia dal silicio monocristallino, utilizzato nell'elettronica e nelle celle solari, e dal silicio amorfo, utilizzato nei dispositivi a film sottile ecelle solari per illuminazione da giardino

La differenza e la connessione tra i due

Nel silicio monocristallino, la struttura del reticolo cristallino è uniforme e può essere identificata dal suo aspetto esterno omogeneo. Nel silicio monocristallino, il reticolo cristallino dell'intero campione è continuo e non presenta bordi di grano. I monocristalli di grandi dimensioni sono estremamente rari in natura e difficili da ottenere in laboratorio (vedi ricristallizzazione). Al contrario, le posizioni degli atomi nelle strutture amorfe sono limitate a un ordine a corto raggio.

Le fasi policristalline e subcristalline sono costituite da un gran numero di piccoli cristalli o microcristalli. Il polisilicio è un materiale composto da molti cristalli di silicio più piccoli. Le celle policristalline sono in grado di riconoscere la struttura tramite un effetto visibile simile a quello di una lamiera metallica. I gradi di semiconduttore, incluso il polisilicio di grado solare, vengono convertiti in silicio monocristallino, ovvero i cristalli collegati in modo casuale nel polisilicio vengono trasformati in un grande cristallo singolo. Il silicio monocristallino viene utilizzato per realizzare la maggior parte dei dispositivi microelettronici a base di silicio. Il polisilicio può raggiungere una purezza del 99,9999%. Il polisilicio ultrapuro viene utilizzato anche nell'industria dei semiconduttori, ad esempio sotto forma di barre di polisilicio lunghe da 2 a 3 metri. Nell'industria della microelettronica, il polisilicio trova applicazione sia a livello macroscopico che microscopico. I processi di produzione del silicio monocristallino includono il processo Czeckorasky, la fusione a zona e il processo Bridgman.

La differenza tra il polisilicio e il silicio monocristallino si manifesta principalmente nelle proprietà fisiche. In termini di proprietà meccaniche ed elettriche, il polisilicio è inferiore al silicio monocristallino. Il polisilicio può essere utilizzato come materia prima per la produzione di silicio monocristallino.

1. In termini di anisotropia delle proprietà meccaniche, ottiche e termiche, è molto meno evidente rispetto al silicio monocristallino.

2. In termini di proprietà elettriche, la conduttività elettrica del silicio policristallino è molto meno significativa di quella del silicio monocristallino, o addirittura quasi nulla.

3, in termini di attività chimica, la differenza tra i due è molto piccola, generalmente si usa di più il polisilicio