隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,半導(dǎo)體材料在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越廣泛,對于半導(dǎo)體表面的要求也越來越高。利用光電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體表面裝飾將會極大地提高半導(dǎo)體材料在機(jī)體中的性能,從而使產(chǎn)品得到升級。
光電化學(xué)簡單說就是光化學(xué)和電化學(xué)的結(jié)合,是化學(xué)與電學(xué)的交叉學(xué)科,它研究的對象是光能與電能和化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換。在光照下,光被一些特殊材料(如金屬或半導(dǎo)體電極材料)所吸收,從而產(chǎn)生能量的積累或者電極反應(yīng)的發(fā)生。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和技術(shù)的日益成熟,光電化學(xué)的應(yīng)用越來越普遍,例如:利用光電化學(xué)知識制造的太陽能電池等,便是以利用太陽能為目的的關(guān)電化學(xué)。除此之外,由于光電化學(xué)與半導(dǎo)體材料之間的關(guān)系,當(dāng)前發(fā)展的大規(guī)模集成電路等都利用了光電化學(xué)的相關(guān)知識。
所謂半導(dǎo)體就是按照常溫下的導(dǎo)電性能對一些導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)(例如:硅、鍺)的總稱。相對于導(dǎo)體(如:金、銀、銅、鐵等)和絕緣體(如:陶瓷、橡膠等),半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)最晚,但是由于其特點(diǎn)(如:摻雜性、光敏性、熱敏性等),卻使得其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用非常廣泛。人們對半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜,將其導(dǎo)電性變得可控,將其大量使用于收音機(jī)、電視機(jī)、大規(guī)模集成電路中作為元器件;利用半導(dǎo)體材料的熱敏性特點(diǎn),將其用于溫度測量;利用光敏性等特點(diǎn)將其用作光敏電阻等。
3.1.1 增加美觀程度
雖然美觀并不是對半導(dǎo)體表面進(jìn)行裝飾的首要目的,卻也是一個不可忽視的重要指標(biāo)。拿最常見、最常用的半導(dǎo)體材料硅來說,不管是晶體硅呈現(xiàn)出來的灰黑色,還是無定型硅呈現(xiàn)出的黑色外觀都是面目可憎的。
3.1.2 延長使用壽命
半導(dǎo)體材料無論是作為電子元器件還是其他,其使用壽命始終是人們關(guān)注的一個重要指標(biāo)。盡管通常情況下半導(dǎo)體材料的化學(xué)性質(zhì)并不活躍,但是仍然會由于種種原因而發(fā)生變化從而導(dǎo)致其使用壽命縮短。例如:硅,雖然不溶于一般的有機(jī)酸,卻會溶于堿溶液;在高溫條件下會與氧反應(yīng)而被氧化,對其進(jìn)行表面裝飾可以避免其與氧直接接觸,從而盡可能避免其被氧化,延長使用壽命。
3.1.3 增強(qiáng)性能
對于半導(dǎo)體材料來說,性能永遠(yuǎn)是第一位的。增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的性能的方法有很多,通過摻雜改變其導(dǎo)電性是其中一種,除了摻雜外,進(jìn)行表面裝飾也可以達(dá)到增強(qiáng)性能的目的。半導(dǎo)體表面在與其他介質(zhì)接觸中容易吸附一些雜質(zhì),極易形成表面態(tài),對于半導(dǎo)體材料性能的發(fā)揮產(chǎn)生非常大的不良影響。在大規(guī)模集成電路中,對于半導(dǎo)體表面的要求越來越高,一方面要求表面的光滑程度達(dá)到納米級,另一方面也要求半導(dǎo)體的表面態(tài)被控制在可接受的范圍內(nèi),只有這樣才能夠使半導(dǎo)體組件的性能得到充分發(fā)揮,從而使得機(jī)體的性能等達(dá)到最優(yōu)。
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾主要采取的是鍍金、鍍銀等技術(shù),也就是在半導(dǎo)體表面利用傳統(tǒng)技術(shù),在半導(dǎo)體材料表層鍍上一層金或銀等,以增加表面的光度和亮度,同時(shí)形成保護(hù)膜。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾技術(shù)有自身的優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)使得這些技術(shù)被長期使用。傳統(tǒng)的鍍金鍍銀技術(shù)長期被用于首飾加工等方面,因此技術(shù)比較成熟,運(yùn)用起來更加的心應(yīng)手。
當(dāng)然,傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾技術(shù)也有自身的一些致命缺陷,使我們不得不注意。傳統(tǒng)技術(shù)采取的是鍍金、鍍銀等,金銀作為貴金屬價(jià)格不菲,雖然僅是薄薄的一層但是批量使用其成本問題仍然值得關(guān)注。金銀雖然化學(xué)性質(zhì)并不活躍,但是長期使用也會被氧化、被腐蝕,從而失去其作為保護(hù)層的作用。金銀作為金屬與半導(dǎo)體存在著較大的差別,由于金屬與半導(dǎo)體之間存在較大的功函數(shù)差,也就是它們的費(fèi)米能級不同,當(dāng)金屬與半導(dǎo)體直接接觸時(shí)會產(chǎn)生空間電荷區(qū),操作不當(dāng)會導(dǎo)致半導(dǎo)體表面態(tài)的產(chǎn)生,嚴(yán)重影響到其性能的發(fā)揮。
為了達(dá)到半導(dǎo)體表面裝飾的作用同時(shí)避免傳統(tǒng)裝飾技術(shù)的不足所帶來的不良后果,對于半導(dǎo)體表面裝飾應(yīng)當(dāng)做出必要的改革。
3.3.1 技術(shù)上的可行性分析
光電化學(xué)中光能與化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)換,為半導(dǎo)體外部裝飾上采用創(chuàng)造了條件,提供了可能。光電化學(xué)經(jīng)過多年發(fā)展,其理論和實(shí)踐上已經(jīng)比較成熟,并且在各個領(lǐng)域得到了驗(yàn)證。光電化學(xué)作為一個交叉學(xué)科,在不同的學(xué)科領(lǐng)域都有比較通透的研究,這為光電化學(xué)的快速發(fā)展和廣發(fā)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近些年光電化學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加,也使其成為炙手可熱的學(xué)科,人們給予了更多的研究,于是光電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)入了良性循環(huán),將其應(yīng)用于半導(dǎo)體表面裝飾成為其重要成果。
3.3.2 運(yùn)用上的優(yōu)勢分析
運(yùn)用一些材料的光電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行半導(dǎo)體表面裝飾,可以避免使用金銀等貴金屬,從而降低成本,避免貴金屬的無形流失。同時(shí),避免金屬材料因?yàn)榕c空氣接觸而被氧化帶來的使用壽命縮短的問題。利用材料的光化學(xué)性質(zhì),可以將半導(dǎo)體表面與裝飾材料變?yōu)橐惑w,使他們的各種性質(zhì)都符合需要,同時(shí)能夠得到比較符合要求的表面光度和亮度,極大提升性能。例如:半導(dǎo)體的摻雜性結(jié)合光電化學(xué)性質(zhì),可以使其既符合裝飾的要求,同時(shí)又能夠起到傳統(tǒng)半導(dǎo)體表面裝飾所不具有的效果,使得半導(dǎo)體自身的優(yōu)勢能夠在生產(chǎn)生活中得到更加充分地顯露。
半導(dǎo)體在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越廣泛,地位和作用越來越突出,半導(dǎo)體表面裝飾對于其作用發(fā)揮的重要性越來越明顯。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾技術(shù)在凸顯其優(yōu)勢的同時(shí),其缺陷也明顯了起來。利用現(xiàn)代光電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體表面裝飾能夠有效克服傳統(tǒng)裝飾技術(shù)的弊端,將半導(dǎo)體的使用壽命延長、性能提高。
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