1. Herstellung von Halbleiterbauelementen (hochrelevant)
Hochtemperatur-Diffusions-/Glühprozesse:
Quarzrohre werden häufig in Hochtemperatur-Diffusionsöfen für Halbleiterwafer zur Dotierung (z. B. Phosphor- oder Bor-Diffusion) oder zum Ausglühen (Aktivierung von Dotierstoffen) verwendet.
Die Lebensdauer der Ladungsträger ist ein Schlüsselparameter für die Bewertung der Qualität von Siliziumwafern. Wenn Quarzrohrverunreinigungen (z. B. Metallionen) die Wafer verunreinigen, kann dies zu einer erhöhten Rekombination der Ladungsträger und einer verringerten Lebensdauer führen.
Bei den Tests wird die Lebensdauer der Minoritätsträger gemessen, um die Auswirkungen des Prozesses auf die elektrische Leistung des Wafers zu bewerten.
Epitaxie:
Quarzglasrohre werden in CVD-Reaktionskammern (Chemical Vapor Deposition) verwendet. Wenn die Röhrenwand verunreinigt wird oder entglast, kann die Qualität der Epitaxieschicht beeinträchtigt werden, was zu einer verringerten Lebensdauer der Ladungsträger führt.
2. Photovoltaik (Solarzellen) Prüfung
Verarbeitung von Solarsiliziumwafern:
Bei hocheffizienten Solarzellenverfahren wie PERC und TOPCon werden Quarzrohre für die Abscheidung von Passivierungsschichten (wie SiNx oder Al₂O₃) oder das Hochtemperaturbrennen verwendet.
Die Lebensdauer der Ladungsträger wirkt sich direkt auf die Umwandlungseffizienz der Zelle aus. Führt das Quarzrohr Verunreinigungen ein, erhöht sich die Oberflächenrekombinationsrate des Wafers.
Die Messungen werden mit QSSPC (Quasi-Steady-State Photoconductance) oder μ-PCD (Microwave Photoconductance Decay) durchgeführt, um die Lebensdauer der Minoritätsträger zu bestimmen.
3. Materialforschung (z. B. Halbleiter mit breiter Bandlücke)
SiC/GaN-Bauelemente-Prozesse:
Hochtemperaturprozesse (>1500°C) für Bauteile aus Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) erfordern hochreine Quarzrohre. Verunreinigungen können die Grenzflächendichte erhöhen, was zu einer geringeren Lebensdauer der Ladungsträger führt.
Die Forschung konzentriert sich häufig auf die elektrischen Eigenschaften von Epitaxieschichten oder Oxidschichten.
4. Andere verwandte Tests
Herstellung von Fotodetektoren oder Sensoren:
Die Lebensdauer der Ladungsträger beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn Quarzrohre empfindliche Materialien (wie InGaAs) verunreinigen, kann sich die Leistung der Geräte verschlechtern.
Tests auf Laborebene:
Manche Kunden verwenden Quarzrohre einfach als Reaktionsgefäße, um die Trägerdynamik neuer Materialien (z. B. Perowskite) zu testen.
Relevanz des Tests
Empfindlichkeit der Trägerlebensdauer:
Dieser Parameter ist in den Bereichen Halbleiter und Photovoltaik von entscheidender Bedeutung, während er bei typischen industriellen oder chemischen Experimenten im Allgemeinen nicht speziell gemessen wird.
Hochtemperaturanwendungen von Quarzröhren:
Bei allgemeinen chemischen Experimenten sind die Anforderungen an die Reinheit von Quarzrohren relativ gering, während Halbleiter-/Photovoltaikprozesse äußerst empfindlich auf Verunreinigungen reagieren.