1. Fabrico de dispositivos de semicondutores (Muito relevante)
Processos de difusão/recozimento a alta temperatura:
Os tubos de quartzo são normalmente utilizados em fornos de difusão a alta temperatura de bolachas semicondutoras para dopagem (como a difusão de fósforo ou boro) ou recozimento (ativação de dopantes).
O tempo de vida dos portadores é um parâmetro fundamental para avaliar a qualidade das bolachas de silício. Se as impurezas do tubo de quartzo (como iões metálicos) contaminarem as bolachas, isso pode levar a um aumento da recombinação de portadores e a uma redução do tempo de vida.
Os testes envolvem a medição do tempo de vida dos portadores minoritários para avaliar o impacto do processo no desempenho elétrico da bolacha.
Epitaxia:
Os tubos de quartzo são utilizados em câmaras de reação CVD (Chemical Vapor Deposition). Se a parede do tubo ficar contaminada ou sofrer desvitrificação, a qualidade da camada epitaxial pode ser afetada, resultando numa redução do tempo de vida do portador.
2. Ensaios de células solares fotovoltaicas
Processamento de pastilhas de silício solar:
Nos processos de células solares de alta eficiência, como PERC e TOPCon, são utilizados tubos de quartzo para a deposição da camada de passivação (como SiNx ou Al₂O₃) ou para a queima a alta temperatura.
O tempo de vida do portador afecta diretamente a eficiência de conversão da célula. Se o tubo de quartzo introduzir contaminação, a taxa de recombinação da superfície da bolacha aumentará.
As medições são efectuadas utilizando QSSPC (fotocondutância em estado quase estacionário) ou μ-PCD (decaimento da fotocondutância em micro-ondas) para determinar o tempo de vida dos portadores minoritários.
3. Investigação de materiais (por exemplo, semicondutores de grande abertura de banda)
Processos de dispositivos SiC/GaN:
Os processos a alta temperatura (>1500°C) para dispositivos de carboneto de silício (SiC) ou nitreto de gálio (GaN) requerem tubos de quartzo ultra-puros. As impurezas podem aumentar a densidade do estado da interface, levando a uma diminuição do tempo de vida dos portadores.
A investigação incide frequentemente nas propriedades eléctricas das camadas epitaxiais ou das camadas de óxido.
4. Outros testes relacionados
Fabrico de fotodetectores ou sensores:
O tempo de vida dos portadores afecta a velocidade de resposta. Se os tubos de quartzo contaminarem materiais sensíveis (como o InGaAs), o desempenho do dispositivo pode deteriorar-se.
Testes a nível laboratorial:
Alguns clientes podem simplesmente utilizar tubos de quartzo como recipientes de reação para testar a dinâmica de transporte de novos materiais (como perovskites).
Relevância do teste
Sensibilidade durante o tempo de vida da portadora:
Este parâmetro é crítico nos domínios dos semicondutores e da energia fotovoltaica, enquanto as experiências industriais ou químicas típicas geralmente não o medem especificamente.
Aplicações de alta temperatura de tubos de quartzo:
As experiências químicas gerais têm requisitos de pureza relativamente baixos para os tubos de quartzo, enquanto os processos de semicondutores/fotovoltaicos são extremamente sensíveis à contaminação.