半导体有哪几类常用的钝化层

2。

半导体常用的钝化层：

第一类钝化膜是与制造器件的单晶硅材料直接接触的。其作用在于控制和稳定半导体表面的电学性质，控制固定正电荷和降低表面复合速度，使器件稳定工作。

第二类钝化膜通常是制作氧化层、金属互连布线上面的，它应是能保护和稳定半导体器件芯片的介质薄膜，需具有隔离并为金属互连和端点金属化提供机械保护作用，它既是杂质离子的壁垒，又使器件表面具有良好的力学性能。

钝化层是钝化的那部分。钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。

在线与离线Low-e玻璃1、生产工艺在线Low—E玻璃是在浮法玻璃生产过程中，在热的玻璃表面上喷涂上以锡盐为主要成分的化学溶液，形成单层具有一定低辐射功能的氧化锡（SnO2）化合物薄膜而制成的。离线Low—E玻璃是在专门的生产线，用真空磁控溅射的方法，将辐射率极低的金属银（Ag）及其它金属和金属化合物均匀地镀在玻璃表面而制成的，它至少由四层膜构成。2、品种及外观在线Low—E玻璃品种单一，受浮法玻璃规模生产的限制，目前只有6mm厚，无色透明的一种品种。离线Low—E玻璃品种多样，根据不同气候特点可以制作高、中、低多种透过率产品，并且颜色上有银灰、浅灰、浅蓝和无色透明等，用着色玻璃还可制作绿色等其他多种颜色。厚度从3～12mm都可制做。3、性能参数在线Low—E玻璃的光谱呈现氧化锡导电膜的特征，而离线Low—E玻璃的光谱呈现银和氧化锡复合膜的特征，二者对可见光都有良好的透射，而对近红外光后者比前者具有高得多的反射，对远红外辐射后者比前者吸收少、反射高。因此，与在线Low—E玻璃相比，离线Low—E玻璃具有低的遮阳系数和低的传热系数。见附件表说明：参数性能表中的数据是用实际测量并经国际公认的W4软件计算得出。表中仅提供了南玻的一种品种，其他品种请见南玻集团的产品说明书。U值是除太阳直接辐射以外所有热量的传热系数，分夏季U夏值和冬季U冬值。Sc是玻璃的遮阳系数，它衡量玻璃对太阳直接辐射的遮蔽作用。4、节能性夏季透过玻璃传输的热量：Q夏＝U（T外－T内）＋630Sc (w/m2)冬季透过玻璃传输的热量：Q冬＝U（T外－T内） (w/m2)上述在线Low—E（型号SG500）中空玻璃组件，夏季传入室内和冬季传出室外的热量分别为：Q夏=2。40×（35－20）+630×0.72=489.6w/m2Q冬=2。17×（－5－20）=－54。3w/m2（负数说明热量由室内向室外传输）上述离线Low—E玻璃（型号CEB11）中空玻璃组件，夏季传入室内和冬季传出室外的热量分别为： Q夏=2。21×（35－20）+630×0.44=310。4w/m2Q冬=2。01×（－5－20）=－50。3w/m2（负数说明热量由室内向室外传输）计算条件为：夏季室外35℃，冬季室外－5℃，室内维持20℃。结论：与离线Low—E玻璃中空玻璃相比，在线Low—E中空玻璃夏季每千平米采窗多进来179.2千瓦热量，多出58%；冬季每千平方米采光窗多损失4千瓦热量，多出8%。5、技术含量和成本在线Low—E玻璃的制作技术属于化学镀膜，设备和工艺相对简单，产品的技术含量和生产成本都较低；离线Low—E玻璃的制作技术属于真空磁控溅射镀膜，设备和工艺都包含很主的技术含量，产品属于高科技结晶，生产成本很高。6、钢化产品性能在线Low—E玻璃在钢化过程中将承受接近玻璃软化点的高温，此时膜的颜色可能会有一些变化，导致色差。另外，在线Low—E玻璃的钢化是带膜钢化，膜的存在使得玻璃两面加热不对称，钢化过程难以控制，可能产生钢化变形大等一系列问题。而离线Low—E玻璃是先钢化后镀膜，不存在问题。为了避免在线Low—E玻璃的上述钢化问题，有人将不钢化的在线Low—E玻璃用作中空玻璃的内片，而把钢化透明玻璃放在外侧。这种用法在南方不仅会对Low—E玻璃效果产生一定影响，而且还可能使外侧钢化白玻的应力斑被内侧Low—E玻璃放大而加重。相比之下，把钢化离线Low—E玻璃放在室外一侧就无此问题。7、产品适应性在国外，在线Low—E玻璃主要用于民用建筑。原因是民居较为低矮，可使用价格便宜、无需钢化的在线Low—E玻璃；而功能优异、价格较贵的离线Low—E玻璃则主要做成钢化中空玻璃，用在商业楼宇等高档建筑上。8、产品稳定性现时一些人士担心离线Low—E玻璃产品有膜层氧化问题，不够稳定。事实上，研究和实验结果表明，中空（夹层）玻璃中受干燥气体保护（或与外界隔绝）的Low—E膜完全不会氧化。国外20多年的使用经验告诉我们，离线Low—E玻璃中空（夹层）玻璃是长期稳定的产品。单片离线Low—E玻璃膜面较软（国外有“软膜”之称），在受到潮气和某些氧化剂的侵袭时会缓慢氧化。因此，离线Low—E玻璃对中空玻璃或夹层玻璃的加工条件要求很高，又无法长途运输，故一般只能由Low—E玻璃生产厂自己进行加工。（目前南玻集团拥有完善的离线Low—E玻璃膜面稳定，可长途运输，价格低廉，对加工条件要求不高，所以受到目前国内大部分无法生产离线Low—E玻璃的玻璃加工厂家（包括部分安装单位）的欢迎和推荐。我们知道，如果Low—E玻璃不做成中空玻璃使用，则其节能作用将受到极大的削弱甚至完全丧失，所以Low玻璃（无论在、离线）一般是中空玻璃。值得指出的是，既然是中空玻璃，在“离线Low—E玻璃中空（夹层）玻璃是长期稳定的产品”的前提下，在线Low—E玻璃膜面稳定的优点则只对中空玻璃（夹层）加工单位有利。作为镀膜玻璃产品的最终用户，接受的是稳定的中空（夹层）玻璃产品，理应着眼于玻璃的功能，而不是加工过程的难易。故对于Low—E玻璃最终用户而言，在线Low—E玻璃所谓“膜面稳定”的优点并无实际意义。低辐射镀膜玻璃简称低辐射玻璃或LOW-E玻璃，因其所镀的膜层具有极低的表面辐射率而得名。普通玻璃的表面辐射率在0.84左右，Low-E玻璃的表面辐射率在0.25以下。这种不到头发丝百分之一厚度的低辐射膜层对远红外热辐射的反射率很高，能将80%以上的远红外辐射反射回去，所以Low-E玻璃具有良好的阻隔热辐射透过的作用。随着人类对可持续发展和建筑节能意识的不断提高，从20世纪80年代起，低辐射镀膜玻璃以其优良的节能性能，在欧美等发达国家得到了迅速推广和普及。近年来国家提倡建立节能型社会，要求所有的新建公共建筑节能系数都要求达到65%以上，极大地促进了国内Low-E玻璃的推广和使用。由于采用的生产工艺不同，Low-E玻璃分为在线Low-E玻璃和离线Low-E玻璃。在性能上两者有如下差别：一、品种及特性在线镀膜玻璃品种多样，有Low-E玻璃和San-E（阳光控制Low-E）玻璃，其膜层均匀，色泽自然。并可根据不同的气候特点，单片使用或与不同颜色玻璃混合使用。在线Low-E玻璃具有良好的深加工性能，可以像普通玻璃一样轻松地进行钢化、热弯、夹胶等，满足设计师、业主对建筑外观、玻璃功能和风格的需求和多样化选择，同时也能满足建筑行业较为紧急的交货期和补片要求。离线Low-E玻璃由于受工艺和膜层结构的制约，不能单片使用，不能进行后期的钢化、夹胶，更无法生产热弯Low-E玻璃。因离线Low-E玻璃不能长期在空气层中独立存在，很难满足建筑行业的补片工期的要求。二、膜层稳定性在线Low-E玻璃为“硬镀膜”，膜层保质期为30年。离线Low-E玻璃为“软镀膜”，膜层牢固性差，几乎不能裸露保存。在线Low-E玻璃是在浮法玻璃生产线锡槽部位玻璃的成型过城中采用代表世界镀膜工艺发展趋势的先进的CVD（化学气相沉积）技术进行镀膜，这时玻璃处于近700℃的高温，保持新鲜状态具有较强的反映活性，膜层同玻璃通过化学键结合、非常牢固。另外膜层全部由半导体氧化物构成，具有很好的化学稳定性和热稳定性以及比玻璃本体还高的硬度，因此称为“硬镀膜”。在线Low-E玻璃具有永久的节能特性，其膜层具有永久节能特性，其膜层保质期为30年。离线Low-E玻璃生产使用的是真空磁控溅射工艺，在玻璃表面镀上单层或双层纯银的功能膜，银的两侧需加上多层介质膜。一般膜系由几到十几层膜层构成，其中仅仅是银膜层起低辐射作用，其他膜层全部为保护和过度膜层。由于离线Low-E镀层温度为常温，膜层与玻璃通过物理键结合，膜层牢固性差，甚至可以用手擦掉。而且银极易氧化，膜层属于“软镀层”。离线Low-E玻璃必须在很短的时间内加工成中空玻璃，而且，在组成中空玻璃时必须去掉边部镀层。由于中空玻璃的弱呼吸作用，水蒸气、硫化物、氧化物进入空腔后，会导致离线Low-E玻璃隔热性能逐渐丧失，外观发污、变色。因此目前国内离线厂家最好产品的保质期仅为10年。三、节能效果和耐久性在线Low-E玻璃采用的是二氧化锡半导体膜层，其辐射率为0.10至0.20。由于二氧化锡半导体层具有非常好的化学稳定性，所以其可保持低辐射率永久不变，穿热系数K值也不会改变。在线Low-E玻璃由于膜层的良好稳定性，不管是单片使用还是组合成中空玻璃使用，膜层性能都能保证永不衰减。离线Low-E玻璃采用金属银作为远红外热辐射的放射功能膜，其初期的辐射率可以达到0.1到0.15，与离线的传热系数K值开始时非常相近。但是由于银与空气中的微量硫和氧接触会发生化学反应，膜层一旦发生轻微的氧化其辐射率就会显著变大，从而使得玻璃的传热系数K值升高，保温隔热性能变差，严重的甚至导致玻璃膜层变色脱落。下列数据为两种低辐射玻璃在不同气候条件下相对于白玻的节能效果产品类型 广州 上海 北京 哈尔滨 离线Low-E（高透型） 30% 22.5% 22% 22% 在线Low-E（高透型） 29% 22% 23% 25% 通过上表的数据可知，在炎热地区及广大的中部区域，离线低辐射玻璃及在线低辐射玻璃的节能效果在上述地区偏差不大；而对于严寒地区，在线低辐射玻璃产品的综合节能效果优于离线低辐射玻璃。四、产品性价比目前国际上在线产品价格普遍高出离线产品30%左右，由于其优良的产品性能和永久的节能特性，在欧美发达国家已广泛应用于高档幕墙建筑上。耀华在线Low-E玻璃的成功投放市场，在家电、豪华客车等行业开创了离线产品所无法涉及的市场。在线与离线Low-E玻璃综合性能比较产品类型 单片使用 可加工性 K值 耐磨性 耐酸性 长久节能效果 在线Low-E玻璃 可以 好 满足国际 好 好 好 离线Low-E玻璃 不能 差 满足国际 无 无 一般

人们对开发环境稳定、通过可见光吸收并具有极性晶体结构的新型太阳能收集器有相当大的兴趣。车轮矿CuPbSbS3是一种自然形成的硫盐矿物，它在非中心对称的Pmn21空间群中结晶，并且 对于单结太阳能电池具有最佳的带隙。 然而，关于这种四元半导体的合成文献很少，它还没有作为薄膜被沉积和研究。

基于此，来自南加州大学洛杉矶分校的一项研究，描述了二元硫醇-胺溶剂混合物在室温和常压下溶解大块布氏体矿物以及廉价的块状CuO、PbO和Sb2S3前驱体以生成墨水的能力。合成的复合墨水是由大量的二元前驱体按正确的化学计量比溶解而得到的，在溶液沉积和退火后，生成CuPbSbS3的纯薄膜。相关论文以题为“Solution Deposition of a Bournonite CuPbSbS3 Semiconductor Thin Film from the Dissolution of Bulk Materials with a Thiol-Amine Solvent Mixture”于3月11日发表在Journal of the American Chemical Society上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13787

近来，Wallace等人通过对天然矿物的筛选，得到的材料具有热力学稳定性，不具有杂化卤化铅钙钛矿所固有的环境不稳定性问题。极性结构可以降低激子的结合能，减少材料中的复合速率。极性晶体结构可以使直接带隙材料的偶极不允许跃迁的几率和在吸收开始时振子强度的相应降到最低。从筛选到的自然生成的多种矿物中，符合选择标准的结果之一是车轮矿CuPbSbS3。车轮矿CuPbSbS3是一种硫盐矿物，它在正交晶立方Pmn21空间群中结晶，根据实验报道，从1.20 eV到1.31 eV的带隙是单结太阳能电池的最佳选择。有关CuPbSbS3的合成文献很少，目前只有少量的固态合成和一种溶剂热合成。 到目前为止，这种材料还没有以薄膜的形式沉积或研究。

基于以上考虑，研究者开发了一种碱化溶剂系统，它利用短链硫醇和胺的二元混合物，能够溶解100多种散装材料，包括散装金属、金属硫族化合物和金属氧化物。所得到的油墨在溶液沉积和温和退火后通过溶解和恢复的方法返回纯相的硫族化合物薄膜，使其适用于大规模的溶液处理。事实上，硫醇-胺油墨已被有效地用于大面积黄铜矿和酯基太阳能电池的溶液沉积，具有极好的功率转换效率。

研究者首次展示了车轮矿CuPbSbS3薄膜沉积的方法。通过简单地调整大块前驱体的化学计量学，就可以精细地调整复合油墨的组成，从而允许沉积纯相的CuPbSbS3。制备的CuPbSbS3薄膜具有1.24 eV的直接光学带隙，在~105cm-1的可见光范围内具有较高的吸收系数。电学测量证实，固溶处理的CuPbSbS3薄膜具有0.01- 2.4 cm2(V•s)-1范围内的流动性，载体浓度为1018-1020cm-3。这突出了在薄膜太阳能电池中作为吸收层的潜力，需要进一步的研究。

图1 车轮矿CuPbSbS3的晶体结构图

图2 合成油墨以及相关测试图

图3 将纯相CuPbSbS3从油墨中滴铸并退火到450 ˚C的粉末XRD图谱。

图4 CuPbSbS3薄膜的相关测试表征图

图5 CuPbSbS3薄膜电阻率(ρ)随温度变化的函数。

该方法可推广应用于其它多晶半导体薄膜的溶液沉积，包括与I-IV-V-VII组成相关的半导体，如CuPbBiS3。 结果突出了碱化法在解决硫酸盐吸收层沉积问题上的前景 。（文：水生）

---