1. Fabricación de dispositivos semiconductores (muy relevante)
Procesos de difusión/recocción a alta temperatura:
Los tubos de cuarzo se utilizan habitualmente en hornos de difusión a alta temperatura de obleas semiconductoras para el dopaje (como la difusión de fósforo o boro) o el recocido (activación de dopantes).
La vida útil del portador es un parámetro clave para evaluar la calidad de las obleas de silicio. Si las impurezas del tubo de cuarzo (como los iones metálicos) contaminan las obleas, puede producirse un aumento de la recombinación de portadores y una reducción de la vida útil.
Las pruebas consisten en medir la vida útil del portador minoritario para evaluar el impacto del proceso en el rendimiento eléctrico de la oblea.
Epitaxia:
Los tubos de cuarzo se utilizan en cámaras de reacción CVD (deposición química de vapor). Si la pared del tubo se contamina o sufre desvitrificación, la calidad de la capa epitaxial puede verse afectada, con la consiguiente reducción de la vida útil del portador.
2. Pruebas fotovoltaicas (células solares)
Procesamiento de obleas de silicio solar:
En los procesos de células solares de alta eficiencia, como PERC y TOPCon, se utilizan tubos de cuarzo para la deposición de capas de pasivación (como SiNx o Al₂O₃) o la cocción a alta temperatura.
La vida útil del portador afecta directamente a la eficiencia de conversión de la célula. Si el tubo de cuarzo introduce contaminación, aumentará la tasa de recombinación superficial de la oblea.
Las mediciones se realizan mediante QSSPC (fotoconductancia en estado cuasi estable) o μ-PCD (fotoconductancia en microondas) para determinar el tiempo de vida de los portadores minoritarios.
3. Investigación de materiales (por ejemplo, semiconductores de banda ancha)
Procesos de dispositivos SiC/GaN:
Los procesos de alta temperatura (>1500°C) para dispositivos de carburo de silicio (SiC) o nitruro de galio (GaN) requieren tubos de cuarzo ultrapuros. Las impurezas pueden aumentar la densidad del estado de interfaz y reducir la vida útil del portador.
La investigación suele centrarse en las propiedades eléctricas de las capas epitaxiales o de óxido.
4. Otras pruebas relacionadas
Fabricación de fotodetectores o sensores:
La vida útil del portador afecta a la velocidad de respuesta. Si los tubos de cuarzo contaminan materiales sensibles (como InGaAs), el rendimiento del dispositivo puede deteriorarse.
Pruebas a nivel de laboratorio:
Algunos clientes pueden utilizar simplemente tubos de cuarzo como recipientes de reacción para probar la dinámica de transporte de nuevos materiales (como las perovskitas).
Relevancia de la prueba
Sensibilidad de la vida útil del portador:
Este parámetro es crítico en los campos de los semiconductores y la energía fotovoltaica, mientras que los experimentos industriales o químicos típicos no suelen medirlo específicamente.
Aplicaciones de alta temperatura de los tubos de cuarzo:
Los experimentos químicos generales tienen requisitos de pureza relativamente bajos para los tubos de cuarzo, mientras que los procesos semiconductores/fotovoltaicos son extremadamente sensibles a la contaminación.