半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)用課件

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r及核心技術(shù)呂婷、任海龍

半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r及核心技術(shù)呂婷、任海龍 半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)用主要應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)、能源、信息科學(xué)近幾年發(fā)展趨勢：傳統(tǒng)電子工業(yè)微電子太陽能利用半導(dǎo)體多相催化光磁記錄半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)用主要應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)、能源、信息科學(xué)傳統(tǒng)電子工業(yè)微電子太陽能利能量變換半導(dǎo)體薄膜和器件半導(dǎo)體薄膜傳感器半導(dǎo)體薄膜集成光學(xué)器件能量變換半導(dǎo)體薄膜和器件能量變換半導(dǎo)體薄膜和器件定義：一次能量經(jīng)過各種現(xiàn)象、效應(yīng)、作用、反應(yīng)等變?yōu)槎文芰康男问?。機(jī)械、熱、電、磁、光、放射線、化學(xué)、太陽能。利用最普遍的是太陽能電池和太陽能熱水器。其分類如下：光電變換薄膜材料熱電變換薄膜材料超導(dǎo)薄膜器件能量變換半導(dǎo)體薄膜和器件定義：一次能量經(jīng)過各種現(xiàn)象、效應(yīng)、作光子照射至半導(dǎo)體上使價帶電子得能量到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子空穴對，在PN結(jié)內(nèi)電場作用下產(chǎn)生光生電動勢光子照射至半導(dǎo)體上使價帶電子得能量到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子空穴對，在2、熱電變換薄膜材料 熱電現(xiàn)象半導(dǎo)體材料比金屬明顯。熱電發(fā)電材料中，依其工作溫區(qū)分為：低溫區(qū)（500K，Bi2Te3，ZnSb）、中溫區(qū)（500-900K，PbTe）、高溫區(qū)（900K以上，CrSi2、FeSi2、CoSi） 主要物質(zhì)有硫?qū)倩衔锵挡牧?、過度金屬硅化物（Fe-Six系材料，硅鍺系材料、硼系材料及非晶態(tài)材料等）2、熱電變換薄膜材料 熱電現(xiàn)象半導(dǎo)體材料比金屬明顯。熱電發(fā)電3、超導(dǎo)薄膜器件

舉例：鈣鈦礦系氧化物超導(dǎo)體薄膜及大型單晶3、超導(dǎo)薄膜器件 舉例：鈣鈦礦系氧化物超導(dǎo)體薄膜及大型單晶半導(dǎo)體薄膜傳感器

所謂傳感器，是指可接受外界信息（刺激），如光、熱、磁、壓力、加速度、溫度、環(huán)境氣氛等，并能在體系能變換可處理信號的器件。 常用材料：半導(dǎo)體薄膜傳感器 所謂傳感器，是指可接受外界信息（刺激），如半導(dǎo)體薄膜集成光學(xué)器件集成光波導(dǎo)和光學(xué)器件 集成光學(xué)器件中用來傳輸光信號的基本元件是光波導(dǎo)，其基本形式由襯底、光的傳輸層以及反射層三層結(jié)構(gòu)組成。半導(dǎo)體薄膜集成光學(xué)器件集成光波導(dǎo)和光學(xué)器件集成光學(xué)器件材料 集成光路用材料的要求：1、具有某些功能，或者不僅能產(chǎn)生光、接收光、傳輸光、和控制光，而且還能制作各種回路。前者可以做成單功能或某些功能的集成光路，后者可以在同一基板上做成多功能的光電集成回路；2、材料要具有一定的折射率，光波導(dǎo)的折射率比基板的折射率高大約10-3~10-1；3、材料做成薄膜光波導(dǎo)后，在使用波長范圍內(nèi)的傳輸損耗必須小于1dB/cm；4、便于制作波導(dǎo)及器件，所制成的元件在外界各種工作環(huán)境下性能穩(wěn)定。集成光學(xué)器件材料所用材料分三類：①以GaAs為基礎(chǔ)形成的光電子材料，包括AlGaAs、InP、GaInAsP等，他們是制作光電子器件常用的材料②以LiNbO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為代表的具有特殊電光性質(zhì)的單晶材料；波導(dǎo)形成方法：外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散、離子注入、質(zhì)子交換等③包括各種多晶和非晶態(tài)物質(zhì)，如氧化物、玻璃、聚合物等主要器件：光波導(dǎo)相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、模式轉(zhuǎn)換器、濾波器、波分復(fù)用器、聲光頻譜分析器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、倍頻器、多種傳感器。所用材料分三類：半導(dǎo)體金屬薄膜的應(yīng)用 在半導(dǎo)體材料上特定部位以物理或化學(xué)手段鍍以金屬膜，以改良其某方面特性

光伏技術(shù)中的應(yīng)用

光解水中的應(yīng)用

電化學(xué)照相中的應(yīng)用

電子及微電子工業(yè)中的應(yīng)用

目前認(rèn)為半導(dǎo)體/金屬薄膜的應(yīng)用主要有以下幾個方面：半導(dǎo)體金屬薄膜的應(yīng)用 在半導(dǎo)體材料上特定部位以物理或化學(xué)手

光伏技術(shù)中的應(yīng)用

光解水中的應(yīng)用

電化學(xué)照相中的應(yīng)用

電子及微電子工業(yè)中的應(yīng)用光伏技術(shù)中的應(yīng)用光解水中的應(yīng)用電化學(xué)照相中

主要特點(diǎn)：柵線埋藏在激光刻槽內(nèi)，并用金屬包裹光電轉(zhuǎn)化效率：17%金屬化系統(tǒng)的兩個主要作用：1.形成低阻層，對硅有較高的粘附作用2.對電池產(chǎn)生的電流輸出提供高電導(dǎo)率通道成本低廉，僅為硅太陽能電池的1/5~1/10，壽命可達(dá)到15年轉(zhuǎn)化效率：10%主要構(gòu)成部分：鍍有透明導(dǎo)電膠的導(dǎo)電玻璃、多孔納米TiO2膜、染料光敏化劑、電解質(zhì)、鉑電極在作為光陰極的導(dǎo)電膜SnO2上鍍Pt 主要特點(diǎn)：柵線埋藏在激光刻槽內(nèi)，并用金屬

光伏技術(shù)中的應(yīng)用

光解水中的應(yīng)用

電化學(xué)照相中的應(yīng)用

電子及微電子工業(yè)中的應(yīng)用光伏技術(shù)中的應(yīng)用光解水中的應(yīng)用電化學(xué)照相中

光能(特別是太陽能)可用于進(jìn)行某些化學(xué)反應(yīng)使光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能。在這方面,人們特別感興趣的是光解水及光助電解水。因?yàn)樗橇畠r的,而氫是方便的燃料和工業(yè)資源。然而,半導(dǎo)體電極普遍存在著在水溶液中和光照條件下非常不穩(wěn)定的問題。為此,已建議在不穩(wěn)定的半導(dǎo)體表面覆蓋金屬薄膜這些薄膜將對光是透明的,并能保護(hù)電極不受分解。將貴金屬Pt、Ru、Rh、Pd沉積在半導(dǎo)體GaP、Si、InP、TiO2、CdTe、WSe、GaInPAs的表面上,當(dāng)厚度約為10～20nm時,遠(yuǎn)小于載流子的平均自由程。這樣的電極可以起到穩(wěn)定半導(dǎo)體電極的作用,同時透過薄膜到達(dá)半導(dǎo)體/金屬界面的光強(qiáng)基本上不降低。在研究工作中還發(fā)現(xiàn),鍍覆金屬的半導(dǎo)體材料,還有可能對光解析氫具有明顯催化作用。p型GaP表面鍍覆極少量(單層數(shù)量級)的銀、金或鉑,可大大降低析氫過電位。過電位的降低是因?yàn)榻饘傥綒湟院?使其功函數(shù)下降。金屬膜的組成和分布是決定催化性能的關(guān)鍵,金屬島狀分布的貴金屬有較好的催化性能,其中以W、Pt、Pd為最優(yōu)。半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)用課件

光伏技術(shù)中的應(yīng)用

光解水中的應(yīng)用

電化學(xué)照相中的應(yīng)用

電子及微電子工業(yè)中的應(yīng)用光伏技術(shù)中的應(yīng)用光解水中的應(yīng)用電化學(xué)照相中

傳統(tǒng)的照相材料(鹵素)是借助物理顯影來成像的。物理顯影一般包括金屬在照相底版上的催化沉積,其中顯影中心是形成晶體的晶種,為了用廉價金屬代替貴金屬銀,通常利用金屬在半導(dǎo)體上的光電化學(xué)沉積,這樣就形成了常用的兩種方法，一種是使半導(dǎo)體/電解液界面在“極限電流”的條件下工作。當(dāng)光學(xué)圖象投射電極表面時,光照部分的少子濃度和反應(yīng)速度都增加。在p型樣品中可加速金屬的陰極電沉積,而在n型樣品中則加速陽極反應(yīng)。例如加速Pb2+的氧化和在表面生成有色澤的PbO2層。作為照相底版常采用PbSe、PbS、Si和GaP等。另一種方案是利用電解液中半導(dǎo)體電極表面的光照和無光照部分之間所產(chǎn)生的電勢差。由于表面的不均勻光照,而形成的局部陽極和陰極,同樣也能導(dǎo)致金屬在表面的不均勻沉積。 傳統(tǒng)的照相材料(鹵素)是借助物理顯影來成像的。物理顯影

光伏技術(shù)中的應(yīng)用

光解水中的應(yīng)用

電化學(xué)照相中的應(yīng)用

電子及微電子工業(yè)中的應(yīng)用光伏技術(shù)中的應(yīng)用光解水中的應(yīng)用電化學(xué)照相中

目前,通過在n-Si上鍍覆Ti、Mo、Cr、W等金屬膜,制作出了在1～100A的電流范圍內(nèi),起始電壓僅0.5V左右的大功率整流用肖特基二極管。在功率相同時,肖特基二極管內(nèi)部消耗的功率只有pn結(jié)二極管的一半。另外,在3～30GHz微波波段,甚至頻率更高的毫米波段、亞毫米波段的無線電通訊,以及激光、脈沖調(diào)制電路等領(lǐng)域,都要使用pn結(jié)二極管及肖特基二極管,要制作在如此高的頻率范圍下使用的、損耗很小的二極管,應(yīng)當(dāng)設(shè)法減小寄生電容及電阻,因此,必須制作