Hvad er en halvleder?
En halvlederindretning er en elektronisk komponent, der bruger elektrisk ledning, men har træk, der er mellem en leder, for eksempel kobber, og for en isolator, såsom glas. Disse enheder bruger elektrisk ledning i fast tilstand i modsætning til i den gasformige tilstand eller termioniske emission i et vakuum, og de har erstattet vakuumrør i de fleste moderne anvendelser.
Den mest almindelige anvendelse af halvledere er i integrerede kredsløbschips. Vores moderne computerenheder, herunder mobiltelefoner og tablets, kan indeholde milliarder af små halvledere, der blev sammen med en enkelt chips, alle sammenkoblet på en enkelt halvlederskive.
Konduktiviteten af en halvleder kan manipuleres på flere måder, såsom ved at introducere et elektrisk eller magnetisk felt, ved at udsætte det for lys eller varme eller på grund af den mekaniske deformation af en doteret monokrystallinsk siliciumnet. Mens den tekniske forklaring er ret detaljeret, er manipulationen af halvledere det, der har gjort vores nuværende digitale revolution mulig.
Hvordan bruges aluminium i halvledere?
Aluminium har mange egenskaber, der gør det til et primært valg til brug i halvledere og mikrochips. For eksempel har aluminium overlegen vedhæftning til siliciumdioxid, en vigtig komponent i halvledere (det er her Silicon Valley fik sit navn). Det er elektriske egenskaber, nemlig at det har lav elektrisk modstand og skaber fremragende kontakt med trådobligationer, er en anden fordel ved aluminium. Også vigtigt er, at det er let at strukturere aluminium i tør ætsningsprocesser, et afgørende trin i at fremstille halvledere. Mens andre metaller, som kobber og sølv, tilbyder bedre korrosionsbestandighed og elektrisk sejhed, er de også meget dyrere end aluminium.
En af de mest udbredte applikationer til aluminium i fremstillingen af halvledere er i færd med at sputtereteknologi. Den tynde lagdeling af nanotykkelser af metaller med høj renhed og silicium i mikroprocessorskiver opnås gennem en proces med fysisk dampaflejring kendt som sputtering. Materiale skubbes ud af et mål og afsættes på et substratlag af silicium i et vakuumkammer, der er fyldt med gas for at hjælpe med at lette proceduren; Normalt en inert gas såsom argon.
Bagpladerne for disse mål er lavet af aluminium med de høje renhedsmaterialer til deponering, såsom tantal, kobber, titanium, wolfram eller 99.9999% rent aluminium, bundet til deres overflade. Fotoelektrisk eller kemisk ætsning af substratets ledende overflade skaber de mikroskopiske kredsløbsmønstre, der bruges i halvlederens funktion.
Den mest almindelige aluminiumslegering i halvlederforarbejdning er 6061. For at sikre den bedste ydelse af legeringen, vil der generelt blive påført et beskyttende anodiseret lag på metaloverfladen, hvilket vil øge korrosionsmodstanden.
Fordi de er så præcise enheder, skal korrosion og andre problemer overvåges nøje. Flere faktorer har vist sig at bidrage til korrosion i halvlederenheder, for eksempel emballering af dem i plast.