Akora Vaovao Revolisionera - Silisiôma Mainty
Karazana akora silikônina vaovao manana toetra optoelektronika tena tsara ny silikônina mainty. Mamintina ny fikarohana momba ny silikônina mainty nataon'i Eric Mazur sy ireo mpikaroka hafa tato anatin'ny taona vitsivitsy ity lahatsoratra ity, ary manazava amin'ny antsipiriany ny fomba fanomanana sy fiforonan'ny silikônina mainty, ary koa ny toetrany toy ny fidiran'ny taratra, ny hazavana, ny famoahana ny taratra eny an-kianja, ary ny valin-kafatra ara-spektraly. Manasongadina ihany koa ny mety ho fampiharana lehibe ny silikônina mainty amin'ny fitaovana fitiliana taratra infrarouge, sela masoandro, ary fampisehoana fisaka.
Ampiasaina betsaka amin'ny indostrian'ny semiconductor ny silikônina kristaly noho ny tombony azony toy ny fahamoran'ny fanadiovana, ny fahamoran'ny fampidirana akora fanampiny, ary ny fanoherana ny mari-pana avo lenta. Na izany aza, manana lesoka maro ihany koa izy, toy ny taratry ny hazavana hita maso sy infrarouge avo lenta eo amin'ny velarany. Ankoatra izany, noho ny elanelan'ny tarika lehibe,silikônina kristalyTsy afaka mandray hazavana manana halavan'onja mihoatra ny 1100 nm. Rehefa mihoatra ny 1100 nm ny halavan'ny onja ateraky ny hazavana miditra, dia mihena be ny tahan'ny fidiran'ny hazavana sy ny valintenin'ny fitaovana mpitsikilo silikônina. Tsy maintsy ampiasaina ny fitaovana hafa toy ny germanium sy indium gallium arsenide mba hamantarana ireo halavan'onja ireo. Na izany aza, ny vidiny lafo, ny toetra thermodynamic ambany sy ny kalitaon'ny kristaly, ary ny tsy mifanaraka amin'ny dingana silikônina efa matotra dia mametra ny fampiasana azy ireo amin'ny fitaovana mifototra amin'ny silikônina. Noho izany, ny fampihenana ny taratry ny velaran'ny silikônina kristaly sy ny fanitarana ny elanelan'ny halavan'ny onja fitiliana amin'ny fitaovana mpitsikilo sary mifototra amin'ny silikônina sy mifanaraka amin'ny silikônina dia mbola lohahevitra mafana amin'ny fikarohana.
Mba hampihenana ny taratry ny velaran'ny silikônina kristaly, dia maro ny fomba sy teknika fanandramana nampiasaina, toy ny photolithography, reactive ion etching, ary electrochemical etching. Ireo teknika ireo dia afaka manova ny velaran'ny silikônina kristaly sy ny endriky ny velarany, ka mampihena izany.silisiôma taratra ety ambonin'ny tany. Ao anatin'ny elanelan'ny hazavana hita maso, ny fampihenana ny taratra dia afaka mampitombo ny fidiran'ny hazavana sy manatsara ny fahombiazan'ny fitaovana. Na izany aza, amin'ny halavan'ny onjam-peo mihoatra ny 1100 nm, raha tsy misy haavon'ny angovo fidiran'ny hazavana ampidirina ao amin'ny elanelan'ny tarika silikônina, ny taratra mihena dia mitarika ho amin'ny fitomboan'ny fifindran'ny hazavana fotsiny, satria ny elanelan'ny tarika silikônina dia mametra ny fidiran'ny hazavana lava onjam-peo. Noho izany, mba hanitarana ny elanelan'ny halavan'ny onjam-peo saro-pady amin'ny fitaovana miorina amin'ny silikônina sy mifanaraka amin'ny silikônina, dia ilaina ny mampitombo ny fidiran'ny photon ao anatin'ny elanelan'ny tarika sady mampihena ny taratra ety ambonin'ny silikônina.
Tamin'ny faramparan'ny taona 1990, nahazo fitaovana vaovao — silikônina mainty — ny Profesora Eric Mazur sy ny hafa tao amin'ny Oniversiten'i Harvard nandritra ny fikarohan'izy ireo momba ny fifandraisan'ny laser femtosecond amin'ny zavatra, araka ny aseho amin'ny Sary 1. Raha nandalina ny toetran'ny photoelectric an'ny silikônina mainty i Eric Mazur sy ireo mpiara-miasa aminy, dia gaga izy ireo nahita fa ity fitaovana silikônina bitika ity dia manana toetra photoelectric miavaka. Saika mandray ny hazavana rehetra amin'ny elanelana akaiky-ultraviolet sy akaiky-infrared (0.25–2.5 μm) izy io, mampiseho toetra tsara amin'ny luminescence hita maso sy akaiky-infrared ary toetra tsara amin'ny famoahana saha. Niteraka resabe teo amin'ny indostrian'ny semiconductor ity fahitana ity, ary nifaninana nitatitra momba izany ireo gazety lehibe. Tamin'ny 1999, ny gazety Scientific American sy Discover, tamin'ny 2000 ny fizarana siansa Los Angeles Times, ary tamin'ny 2001 ny gazety New Scientist dia samy namoaka lahatsoratra misongadina miresaka momba ny fahitana silikônina mainty sy ny fampiharana azy, satria mino izy fa manana lanja lehibe amin'ny sehatra toy ny fanaraha-maso lavitra, ny fifandraisana optika, ary ny microelectronics.
Amin'izao fotoana izao, i T. Samet avy any Frantsa, Anoife M. Moloney avy any Irlandy, Zhao Li avy any amin'ny Oniversiten'i Fudan any Shina, ary Men Haining avy amin'ny Akademia Shinoa momba ny Siansa dia samy nanao fikarohana lalina momba ny silikônina mainty ary nahazo vokatra voalohany. Ny SiOnyx, orinasa iray any Massachusetts, Etazonia, dia efa nanangona renivola $11 tapitrisa mba ho sehatra fampandrosoana teknolojia ho an'ny orinasa hafa, ary nanomboka ny famokarana ara-barotra ny wafer silikônina mainty mifototra amin'ny sensor, miomana hampiasa ireo vokatra vita amin'ny rafitra sary infrarouge taranaka manaraka. Stephen Saylor, Tale Jeneralin'ny SiOnyx, dia nilaza fa ny tombony azo avy amin'ny teknolojia silikônina mainty amin'ny vidiny mirary sy ny fahatsapana avo lenta dia tsy maintsy hisarika ny sain'ireo orinasa mifantoka amin'ny tsena fikarohana sy sary ara-pitsaboana. Amin'ny ho avy, mety hiditra amin'ny tsena fakantsary nomerika sy camcorder mitentina an'arivony tapitrisa dolara mihitsy aza izy. Ny SiOnyx koa dia manandrana ny toetran'ny photovoltaic an'ny silikônina mainty amin'izao fotoana izao, ary azo inoana fa izany.silikônina maintyhampiasaina amin'ny sela masoandro amin'ny ho avy. 1. Fizotran'ny fiforonan'ny silikônina mainty
1.1 Dingana fanomanana
Diovina mifanesy amin'ny trichloroethylene, acetone, ary methanol ireo takelaka silisiôma kristaly tokana, ary avy eo apetraka eo amin'ny sehatra kendrena azo afindrafindra telo refy ao anaty efitrano banga. Ny tsindry fototry ny efitrano banga dia latsaky ny 1.3 × 10⁻² Pa. Ny entona miasa dia mety ho SF₆, Cl₂, N₂, rivotra, H₂S, H₂, SiH₄, sns., miaraka amin'ny tsindry miasa 6.7 × 10⁴ Pa. Raha tsy izany, azo ampiasaina ny tontolo banga, na azo hosorana amin'ny velaran'ny silisiôma amin'ny banga ny vovoka singa S, Se, na Te. Azo atsoboka ao anaty rano ihany koa ny sehatra kendrena. Ireo pulse femtosecond (800 nm, 100 fs, 500 μJ, 1 kHz) novokarin'ny amplifier regenerative laser Ti:sapphire dia mifantoka amin'ny alalan'ny family ary taratra mivantana eo amin'ny velaran'ny silikônina (ny angovo avoakan'ny laser dia fehezin'ny attenuator, izay misy takelaka antsasaky ny onjam-peo sy polarizer). Amin'ny alàlan'ny famindrana ny sehatra kendrena mba hijerena ny velaran'ny silikônina amin'ny teboka laser, dia azo atao ny mahazo fitaovana silikônina mainty midadasika. Ny fanovana ny elanelana misy eo amin'ny family sy ny wafer silikônina dia afaka manitsy ny haben'ny teboka hazavana taratra eo amin'ny velaran'ny silikônina, ka manova ny fluence laser; rehefa tsy miova ny haben'ny teboka, ny fanovana ny hafainganam-pandehan'ny sehatra kendrena dia afaka manitsy ny isan'ny pulse taratra amin'ny velaran'ny silikônina. Ny entona miasa dia misy fiantraikany lehibe amin'ny endriky ny microstructure amin'ny velaran'ny silikônina. Rehefa tsy miova ny entona miasa, ny fanovana ny fluence laser sy ny isan'ny pulse voaray isaky ny velaran-tany dia afaka mifehy ny haavony, ny tahan'ny lafiny, ary ny elanelan'ny microstructures.
1.2 Toetra mampiavaka ny mikroskopika
Aorian'ny taratra laser femtosecond, ny velaran'ny silikônina kristaly malama tany am-boalohany dia mampiseho rafitra kônina kely mitovy rafitra tsy tapaka. Ny tampony kônina dia eo amin'ny sehatra iray ihany amin'ny velaran'ny silikônina tsy misy taratra manodidina. Ny endriky ny rafitra kônina dia mifandraika amin'ny entona miasa, araka ny aseho amin'ny Sary 2, izay ahitana ny rafitra kônina aseho amin'ny (a), (b), ary (c) miforona ao amin'ny atmosfera SF₆, S, ary N₂. Na izany aza, ny lalana alehan'ny tampony kônina dia tsy miankina amin'ny entona ary manondro hatrany ny lalana alehan'ny laser, tsy voakasiky ny hery misintona, ary tsy miankina amin'ny karazana doping, ny resistivity, ary ny fironan'ny kristaly amin'ny silikônina kristaly; ny fotony kônina dia tsy mitovy, miaraka amin'ny axe fohy mifanitsy amin'ny lalana polarisation laser. Ny rafitra kônina miforona amin'ny rivotra no henjana indrindra, ary ny velarany dia rakotra nanostructures dendritic tsara kokoa 10–100 nm.
Arakaraka ny maha-avo ny fivezivezen'ny laser sy ny maha-betsaka ny isan'ny pulsa no maha-avo sy mivelatra kokoa ny rafitra kônina. Ao amin'ny entona SF6, ny haavon'ny h sy ny elanelana d amin'ny rafitra kônina dia manana fifandraisana tsy mitongilana, izay azo aseho amin'ny hoe h∝dp, izay p=2.4±0.1; samy mitombo be ny haavony h sy ny elanelana d miaraka amin'ny fitomboan'ny fivezivezen'ny laser. Rehefa mitombo avy amin'ny 5 kJ/m² ka hatramin'ny 10 kJ/m² ny fivezivezena, dia mitombo in-3 ny elanelana d, ary miaraka amin'ny fifandraisana misy eo amin'ny h sy d, dia mitombo in-12 ny haavon'ny h.
Aorian'ny fanafanana amin'ny hafanana avo (1200 K, 3 ora) ao anaty banga, ireo rafitra kônina an'nysilikônina maintytsy niova be, fa nihena be kosa ireo rafitra nano dendritika 10–100 nm teo amin'ny velarana. Ny spektroskopia momba ny fantsona ion dia naneho fa nihena ny fikorontanana teo amin'ny velarana kônika taorian'ny fanafanana, saingy tsy niova ny ankamaroan'ny rafitra tsy milamina teo ambanin'ireo fepetra fanafanana ireo.
1.3 Rafitra Fiforonan'ny
Amin'izao fotoana izao, tsy mazava ny fomba fiforonan'ny silikônina mainty. Na izany aza, nihevitra i Eric Mazur et al., mifototra amin'ny fiovan'ny endriky ny mikrofirafitra ambonin'ny silikônina miaraka amin'ny atmosfera miasa, fa eo ambanin'ny fanentanana laser femtosecond mahery vaika, dia misy fihetsika simika eo amin'ny entona sy ny ambonin'ny silikônina kristaly, izay mamela ny ambonin'ny silikônina ho voasokitra amin'ny alalan'ny entona sasany, ka mamorona kônina maranitra. Nilaza i Eric Mazur et al. fa ny fomba fiasa ara-batana sy simika amin'ny fiforonan'ny mikrofirafitra ambonin'ny silikônina dia vokatry ny: fandrendrehana sy fanesorana ny substrate silikônina vokatry ny taratra laser avo lenta; fanesorana ny substrate silikônina amin'ny alalan'ny ion sy poti-javatra mihetsika ateraky ny sehatry ny laser matanjaka; ary ny famerenana ny kristaly amin'ny ampahany voasokitra amin'ny substrate silikônina.
Miforona ho azy ireo rafitra kônika eo amin'ny velaran'ny silikônina, ary azo atao ny mamorona rafitra efa mahazatra tsy misy saron-tava. Nametaka harato varahina mikraoskaopy elektrôna fandefasana 2 μm matevina teo amin'ny velaran'ny silikônina ho saron-tava i MY Shen et al., ary avy eo dia notarafin'izy ireo tamin'ny entona SF6 tamin'ny laser femtosecond ny takelaka silikônina. Nahazo rafitra kônika milamina tsara eo amin'ny velaran'ny silikônina izy ireo, mifanaraka amin'ny lamina saron-tava (jereo ny Sary 4). Ny haben'ny fisokafan'ny saron-tava dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fandaminana ny rafitra kônika. Ny diffraction an'ny laser miditra amin'ny fisokafan'ny saron-tava dia miteraka fizarana tsy mitovy amin'ny angovon'ny laser eo amin'ny velaran'ny silikônina, ka miteraka fizarana mari-pana miverimberina eo amin'ny velaran'ny silikônina. Izany amin'ny farany dia manery ny rafitra eny amin'ny velaran'ny silikônina ho lasa mahazatra.