comment tester les propriétés thermiques et la pureté des matériaux de silicium

2019-08-13

Au cours des dernières années, avec le développement de nouvelles sources d'énergie et de l'industrie informatique, les technologies à base de silicium attirent de plus en plus d'attention et jouent toujours un rôle important dans la prétendue nouvelle révolution scientifique et technologique. Un exemple en est le marché de l'énergie solaire, où les matériaux à base de silicium dominent avec une part de marché de plus de 90%. pour renforcer sa position actuelle et future dans le secteur de l’énergie, le silicium ne cessera d’être amélioré, notamment au moyen de techniques de croissance des cristaux de silicium et d’améliorations de la pureté et de l’efficacité.


La détermination de la diffusion thermique et de la conductivité thermique des matériaux semi-conducteurs est essentielle pour les travaux scientifiques, techniques et d'ingénierie. l’industrie solaire a pour objectif d’améliorer l’efficacité des modules photovoltaïques produits. Etant donné que le rendement plus élevé dépend directement de la conductivité thermique accrue, il est important de pouvoir déterminer ces valeurs.

dans cet exemple, les propriétés thermostatiques d'une plaquette de silicium de 0,7 mm d'épaisseur ont été mesurées avec le lfa 457microflash & reg; (Figure 1). dans la plage de température de -100 ° C à 500 ° C, la conductivité thermique et la diffusivité thermique diminuent continuellement. la capacité thermique spécifique a été déterminée au moyen de la calorimétrie à balayage différentiel (dsc 204 f1phoenix & reg;). l'écart type des points de données est <1%.


La pureté des plaquettes de silicium utilisées dans les technologies modernes est l’un des paramètres de contrôle de la qualité les plus importants. la contamination organique peut être étudiée à l'aide de méthodes d'analyse thermique telles que la tga (analyse thermogravimétrique), la dsc (analyse calorimétrique différentielle) ou un analyseur de gaz dégagé couplé à la tga-dsc (sta, analyse thermique simultanée). Plusieurs techniques de trait d'union sont disponibles dans la plage de températures de -180 ° C à 2400 ° C. ils comprennent:

· Tga, dsc ou sta-ms par couplage capillaire

· Tga, dsc ou sta-ms viaskimmer & reg; couplage

· Tga, dsc ou sta-ft-ir

· Tga ou sta-gc-ms

Ces techniques de trait d'union peuvent également inclure le couplage simultané de ms et de ft-ir à un analyseur thermique.


ici, une tranche de silicium a été mesurée avec l’analyseur thermique simultané sta 449 f1jupiter & reg; couplé au spectromètre de masse qmsaëolos & reg; spectromètre de masse.



mesure en sta-ms d'une tranche de silicium; les nombres de masse m / z 15,78 et 51 sont corrélés au pas de perte de masse compris entre 500 et 800 degrés Celsius


des morceaux de plaquette de silicium concassés (1,6 g) ont été placés dans un grand creuset en Al2O3 (volume 3,4 ml). l'échantillon a été chauffé à 800 ° C à une vitesse de chauffage de 10 k / min sous hélium. deux très petites étapes de perte de masse (0,002% et 0,008%) se produisent avant 700 ° C en raison de la libération de composants organiques.


pour assurer une démonstration claire, seuls les nombres en masse m / z 15, 51 et 78 sont présentés ici. ces nombres en masse sont des fragments typiques du revêtement en résine époxy de la tranche.


Avec la demande croissante de performance des matériaux en silicium, la technologie d'analyse expérimentale se développe rapidement. les matériaux à base de silicium se sont beaucoup améliorés ces dernières années et, à leur tour, le dispositif d'analyse, les consommables ont également évolué de manière significative, ce qui favorise également d'autres domaines tels que l'acier, les mines, la chimie et même le secteur médical.

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