Testen der thermischen Eigenschaften und der Reinheit von Siliziummaterialien

2019-08-13

In den letzten Jahren, mit der Entwicklung neuer Energiequellen und der IT-Industrie, haben siliciumbasierte Technologien immer mehr an Bedeutung gewonnen und spielen immer eine wichtige Rolle in der sogenannten neuen Wissenschafts- und Technologierevolution. Ein Beispiel ist der Solarmarkt, auf dem siliciumbasierte Materialien einen Marktanteil von über 90 Prozent ausmachen. Um seine starke Position in der Energiewirtschaft derzeit und in naher Zukunft zu sichern, werden kontinuierliche Verbesserungen am Silizium vorgenommen, beispielsweise durch Techniken zum Wachstum von Siliziumkristallen und Verbesserungen der Reinheit und Effizienz.


Die Bestimmung der Wärmediffusion und der Wärmeleitfähigkeit von Halbleitermaterialien ist für wissenschaftliche, technische und technische Arbeiten unerlässlich. der antrieb in der solarindustrie ist es, die effizienz der produzierten pv-module zu verbessern. Da ein höherer Wirkungsgrad eine direkte Funktion einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit ist, ist es wichtig, diese Werte bestimmen zu können.

In diesem Beispiel wurden die thermostatischen Eigenschaften eines 0,7 mm dicken Siliciumwafers mit dem lfa 457 Microflash & reg; (Abbildung 1). Im Temperaturbereich von -100 ° C bis 500 ° C nehmen die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit kontinuierlich ab. Die spezifische Wärmekapazität wurde mittels Differentialscanningkalorimetrie (DSC 204 F1 Phoenix) bestimmt. Die Standardabweichung der Datenpunkte beträgt & lt; 1%.


Die Reinheit von Siliziumwafern, die in modernen Technologien verwendet werden, ist einer der wichtigsten Parameter für die Qualitätskontrolle. Die organische Kontamination kann mit thermischen Analysemethoden wie tga (thermogravimetrische Analyse), dsc (Differential Scanning Calorimetry) oder einem an tga-dsc (sta, simultaneous thermal analysis) gekoppelten Gasanalysator untersucht werden. Im Temperaturbereich von -180 ° C bis 2400 ° C stehen verschiedene Techniken mit Bindestrich zur Verfügung. Sie beinhalten:

· Tga, dsc oder sta-ms über kapillarkopplung

· Tga, dsc oder sta-ms viaskimmer & reg; Kupplung

· Tga, dsc oder sta-ft-ir

Tga oder sta-gc-ms

Diese Techniken mit Bindestrich können auch die gleichzeitige Kopplung von ms und ft-ir an einen thermischen Analysator umfassen.


hier wurde ein Siliziumwafer mit dem simultanen thermischen Analysator sta 449 f1jupiter & reg; gekoppelt an das Massenspektrometer qmsaëolos & reg; Massenspektrometer.



sta-ms-Messung eines Siliziumwafers, Massenzahlen m / z 15,78 und 51 korrelieren mit dem Massenverlust zwischen 500 und 800 Grad Celsius


zerkleinerte Siliciumwaferstücke (1,6 g) wurden in einen großen Al & sub2; O & sub3; -Tiegel (Volumen 3,4 ml) gegeben. Die Probe wurde mit einer Aufheizrate von 10 k / min unter Helium auf 800ºC erhitzt. Aufgrund der Freisetzung organischer Komponenten treten vor 700 ° C zwei sehr kleine Massenverlustschritte (0,002% und 0,008%) auf.


Zur Verdeutlichung werden hier nur die Massennummern m / z 15, 51 und 78 dargestellt. Diese Massenzahlen sind typische Fragmente der Epoxidharzbeschichtung des Wafers.


Mit der steigenden Nachfrage nach Siliziummaterial entwickelt sich die experimentelle Analysetechnologie rasant. Die Siliziummaterialien haben sich in den letzten Jahren erheblich verbessert, und im Gegenzug haben sich auch die Verbrauchsmaterialien erheblich entwickelt, was auch andere Bereiche wie Stahl, Bergbau, Chemie und sogar die medizinische Industrie begünstigt.

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