«Прохладный» способ защиты поверхности кремния

Источник: mit.edu

Кремний — материал, используемый в тысячах различных устройств, нуждается в специальной обработке, так называемой «пассивации». На поверхность пластины наносится покрытие, которое связывает свободные атомные связи. Благодаря этому предотвращается окисление материала, нарушающее его электрические характеристики. Традиционный процесс пассивации потребляет много тепла и энергии, что повышает стоимость готовых изделий. Так же ограничивается перечень материалов, которые могут быть добавлены к чипам на основе кремния. Новый техпроцесс, проводимый при комнатной температуре, может понизить стоимость солнечных батарей и электронных устройств. Методика разработана группой исследователей Массачусетского технологического института, в нее вошли профессора Карен Глисон и Тонио Буонассиси, а также аспирант Ян Жун.

Обычно поверхность кремния пассивируется за счет покрытия из нитрида кремния, в процессе пластина нагревается до 400 градусов по Цельсию. Новая методика основывается на использовании разлагаемых органических паров, которые испаряются с поверхности проводов, нагретых до 300 градусов. При этом температура кремниевых пластин не поднимается выше 20 градусов. Количество энергии, расходуемой на подогрев проводов, не слишком велико (меньше, чем требуется для лампы накаливания). Как и в случае с обычной пассивацией, новый техпроцесс происходит в вакуумной камере. Жидкие реагенты испаряются с проводов, а затем адсорбируются и реагируют на поверхности кремния. Процесс адсорбции подобен тому, как из тумана образуются капельки воды на холодном окне. Защитные свойства полимерного покрытия подтверждены в ходе эксперимента, длившегося 200 часов. За это время электрические характеристики кремниевых чипов не изменились.

Технологию можно с легкостью масштабировать до размеров обычных солнечных батарей. Кроме того, участвующие в процессе материалы являются коммерчески доступными, поэтому внедрение новой методики не должно вызвать серьезных затруднений. Отсутствие необходимости в нагреве кремниевых пластин означает, что они могут быть объединены с другими материалами. В частности, на них можно устанавливать элементы из органических материалов или полимеров, которые были бы уничтожены при высокой температуре. Благодаря этому возможно производство новых кремниевых чипов с функциями биосенсоров. Как отмечает профессор Буонассиси, еще одно преимущество нового покрытия — оно является не только защитным, но и антибликовым. Это улучшает общую эффективность работы солнечных элементов.