الفرق بين السيليكون متعدد التبلور والسيليكون أحادي التبلور

يُعدّ السيليكون المادة الأساسية والمحورية في صناعة أشباه الموصلات. وينبغي أن تبدأ عملية الإنتاج المعقدة لسلسلة صناعة أشباه الموصلات من إنتاج مادة السيليكون الأساسية.

مصباح حديقة يعمل بالطاقة الشمسية مصنوع من السيليكون أحادي البلورة

السيليكون أحادي البلورة هو شكل من أشكال السيليكون العنصري. عندما يتصلب السيليكون العنصري المنصهر، تترتب ذرات السيليكون في شبكة ماسية لتشكل العديد من النوى البلورية. إذا نمت هذه النوى البلورية لتشكل حبيبات بنفس اتجاه مستوى البلورة، فإن هذه الحبيبات ستتحد بشكل متوازٍ لتتبلور إلى سيليكون أحادي البلورة.

يتمتع السيليكون أحادي البلورة بخصائص فيزيائية شبه فلزية، ويتميز بموصلية كهربائية ضعيفة تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة. في الوقت نفسه، يتمتع السيليكون أحادي البلورة بموصلية شبه كهربائية عالية. يُعد السيليكون أحادي البلورة فائق النقاء شبه موصلًا جوهريًا. يمكن تحسين موصلية السيليكون أحادي البلورة فائق النقاء بإضافة كميات ضئيلة من عناصر المجموعة الثالثة (مثل البورون)، مما يؤدي إلى تكوين شبه موصل سيليكون من النوع P. كما أن إضافة كميات ضئيلة من عناصر المجموعة الخامسة (مثل الفوسفور أو الزرنيخ) تُحسّن درجة الموصلية، مما يؤدي إلى تكوين شبه موصل سيليكون من النوع N.

البولي سيليكونضوء شمسي

السيليكون متعدد التبلور هو شكل من أشكال السيليكون العنصري. عندما يتصلب السيليكون العنصري المنصهر في ظروف التبريد الفائق، تترتب ذرات السيليكون في العديد من النوى البلورية على شكل شبكة ماسية. إذا نمت هذه النوى البلورية لتشكل حبيبات ذات اتجاهات بلورية مختلفة، فإن هذه الحبيبات تتحد وتتبلور لتكوين السيليكون متعدد التبلور. وهو يختلف عن السيليكون أحادي التبلور، المستخدم في الإلكترونيات والخلايا الشمسية، وعن السيليكون غير المتبلور، المستخدم في الأجهزة ذات الأغشية الرقيقة.مصباح حديقة يعمل بالطاقة الشمسية

الفرق والصلة بين الاثنين

في السيليكون أحادي البلورة، يكون هيكل الإطار البلوري منتظمًا ويمكن تمييزه من خلال مظهره الخارجي المتجانس. في السيليكون أحادي البلورة، تكون الشبكة البلورية للعينة بأكملها متصلة ولا تحتوي على حدود حبيبية. تُعد البلورات الأحادية الكبيرة نادرة للغاية في الطبيعة ويصعب إنتاجها في المختبر (انظر إعادة التبلور). في المقابل، تقتصر مواقع الذرات في البنى غير المتبلورة على ترتيب قصير المدى.

تتكون الأطوار متعددة البلورات وشبه البلورية من عدد كبير من البلورات الصغيرة أو البلورات الدقيقة. السيليكون متعدد البلورات مادة تتكون من العديد من بلورات السيليكون الأصغر حجمًا. يمكن للخلايا متعددة البلورات تمييز النسيج من خلال تأثير الصفائح المعدنية المرئي. يتم تحويل أنواع أشباه الموصلات، بما في ذلك السيليكون متعدد البلورات المستخدم في صناعة الطاقة الشمسية، إلى سيليكون أحادي البلورة، أي أن البلورات المتصلة عشوائيًا في السيليكون متعدد البلورات تتحول إلى بلورة واحدة كبيرة. يُستخدم السيليكون أحادي البلورة في صناعة معظم الأجهزة الإلكترونية الدقيقة القائمة على السيليكون. يمكن أن تصل نقاوة السيليكون متعدد البلورات إلى 99.9999%. كما يُستخدم السيليكون متعدد البلورات فائق النقاء في صناعة أشباه الموصلات، مثل قضبان السيليكون متعدد البلورات التي يتراوح طولها بين مترين وثلاثة أمتار. في صناعة الإلكترونيات الدقيقة، للسيليكون متعدد البلورات تطبيقات على المستويين الكلي والجزئي. تشمل عمليات إنتاج السيليكون أحادي البلورة عملية تشيكوراسكي، وصهر المناطق، وعملية بريدجمان.

يكمن الفرق الرئيسي بين السيليكون متعدد التبلور والسيليكون أحادي التبلور في الخصائص الفيزيائية. فمن حيث الخصائص الميكانيكية والكهربائية، يُعد السيليكون متعدد التبلور أقل كفاءة من السيليكون أحادي التبلور. ويمكن استخدام السيليكون متعدد التبلور كمادة خام لسحب السيليكون أحادي التبلور.

1. من حيث تباين الخواص الميكانيكية والبصرية والحرارية، فإن الأمر أقل وضوحًا بكثير من السيليكون أحادي البلورة

2. من حيث الخصائص الكهربائية، فإن الموصلية الكهربائية للسيليكون متعدد البلورات أقل بكثير من تلك الخاصة بالسيليكون أحادي البلورة، أو حتى تكاد تكون معدومة.

3- من حيث النشاط الكيميائي، يكون الفرق بينهما ضئيلاً للغاية، وعادةً ما يُستخدم البولي سيليكون بشكل أكبر.