光電化學(xué)在半導(dǎo)體表面裝飾中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體材料在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)于半導(dǎo)體表面的要求也越來(lái)越高。利用光電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體表面裝飾將會(huì)極大地提高半導(dǎo)體材料在機(jī)體中的性能，從而使產(chǎn)品得到升級(jí)。

1 光電化學(xué)及其應(yīng)用發(fā)展

光電化學(xué)簡(jiǎn)單說(shuō)就是光化學(xué)和電化學(xué)的結(jié)合，是化學(xué)與電學(xué)的交叉學(xué)科，它研究的對(duì)象是光能與電能和化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換。在光照下，光被一些特殊材料(如金屬或半導(dǎo)體電極材料)所吸收，從而產(chǎn)生能量的積累或者電極反應(yīng)的發(fā)生。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的日益成熟，光電化學(xué)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，例如:利用光電化學(xué)知識(shí)制造的太陽(yáng)能電池等，便是以利用太陽(yáng)能為目的的關(guān)電化學(xué)。除此之外，由于光電化學(xué)與半導(dǎo)體材料之間的關(guān)系，當(dāng)前發(fā)展的大規(guī)模集成電路等都利用了光電化學(xué)的相關(guān)知識(shí)。

2 半導(dǎo)體材料及其應(yīng)用發(fā)展

所謂半導(dǎo)體就是按照常溫下的導(dǎo)電性能對(duì)一些導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)(例如:硅、鍺)的總稱。相對(duì)于導(dǎo)體(如:金、銀、銅、鐵等)和絕緣體(如:陶瓷、橡膠等)，半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)最晚，但是由于其特點(diǎn)(如:摻雜性、光敏性、熱敏性等)，卻使得其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用非常廣泛。人們對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜，將其導(dǎo)電性變得可控，將其大量使用于收音機(jī)、電視機(jī)、大規(guī)模集成電路中作為元器件;利用半導(dǎo)體材料的熱敏性特點(diǎn)，將其用于溫度測(cè)量;利用光敏性等特點(diǎn)將其用作光敏電阻等。

3 光電化學(xué)在半導(dǎo)體表面裝飾中的應(yīng)用

3.1 半導(dǎo)體表面裝飾的目的

3.1.1 增加美觀程度

雖然美觀并不是對(duì)半導(dǎo)體表面進(jìn)行裝飾的首要目的，卻也是一個(gè)不可忽視的重要指標(biāo)。拿最常見(jiàn)、最常用的半導(dǎo)體材料硅來(lái)說(shuō)，不管是晶體硅呈現(xiàn)出來(lái)的灰黑色，還是無(wú)定型硅呈現(xiàn)出的黑色外觀都是面目可憎的。

3.1.2 延長(zhǎng)使用壽命

半導(dǎo)體材料無(wú)論是作為電子元器件還是其他，其使用壽命始終是人們關(guān)注的一個(gè)重要指標(biāo)。盡管通常情況下半導(dǎo)體材料的化學(xué)性質(zhì)并不活躍，但是仍然會(huì)由于種種原因而發(fā)生變化從而導(dǎo)致其使用壽命縮短。例如:硅，雖然不溶于一般的有機(jī)酸，卻會(huì)溶于堿溶液;在高溫條件下會(huì)與氧反應(yīng)而被氧化，對(duì)其進(jìn)行表面裝飾可以避免其與氧直接接觸，從而盡可能避免其被氧化，延長(zhǎng)使用壽命。

3.1.3 增強(qiáng)性能

對(duì)于半導(dǎo)體材料來(lái)說(shuō)，性能永遠(yuǎn)是第一位的。增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的性能的方法有很多，通過(guò)摻雜改變其導(dǎo)電性是其中一種，除了摻雜外，進(jìn)行表面裝飾也可以達(dá)到增強(qiáng)性能的目的。半導(dǎo)體表面在與其他介質(zhì)接觸中容易吸附一些雜質(zhì)，極易形成表面態(tài)，對(duì)于半導(dǎo)體材料性能的發(fā)揮產(chǎn)生非常大的不良影響。在大規(guī)模集成電路中，對(duì)于半導(dǎo)體表面的要求越來(lái)越高，一方面要求表面的光滑程度達(dá)到納米級(jí)，另一方面也要求半導(dǎo)體的表面態(tài)被控制在可接受的范圍內(nèi)，只有這樣才能夠使半導(dǎo)體組件的性能得到充分發(fā)揮，從而使得機(jī)體的性能等達(dá)到最優(yōu)。

3.2 傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾主要采取的是鍍金、鍍銀等技術(shù)，也就是在半導(dǎo)體表面利用傳統(tǒng)技術(shù)，在半導(dǎo)體材料表層鍍上一層金或銀等，以增加表面的光度和亮度，同時(shí)形成保護(hù)膜。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾技術(shù)有自身的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得這些技術(shù)被長(zhǎng)期使用。傳統(tǒng)的鍍金鍍銀技術(shù)長(zhǎng)期被用于首飾加工等方面，因此技術(shù)比較成熟，運(yùn)用起來(lái)更加的心應(yīng)手。

當(dāng)然，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾技術(shù)也有自身的一些致命缺陷，使我們不得不注意。傳統(tǒng)技術(shù)采取的是鍍金、鍍銀等，金銀作為貴金屬價(jià)格不菲，雖然僅是薄薄的一層但是批量使用其成本問(wèn)題仍然值得關(guān)注。金銀雖然化學(xué)性質(zhì)并不活躍，但是長(zhǎng)期使用也會(huì)被氧化、被腐蝕，從而失去其作為保護(hù)層的作用。金銀作為金屬與半導(dǎo)體存在著較大的差別，由于金屬與半導(dǎo)體之間存在較大的功函數(shù)差，也就是它們的費(fèi)米能級(jí)不同，當(dāng)金屬與半導(dǎo)體直接接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生空間電荷區(qū)，操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體表面態(tài)的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響到其性能的發(fā)揮。

3.3 利用光電化學(xué)進(jìn)行半導(dǎo)體表面裝飾

為了達(dá)到半導(dǎo)體表面裝飾的作用同時(shí)避免傳統(tǒng)裝飾技術(shù)的不足所帶來(lái)的不良后果，對(duì)于半導(dǎo)體表面裝飾應(yīng)當(dāng)做出必要的改革。

3.3.1 技術(shù)上的可行性分析

光電化學(xué)中光能與化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)換，為半導(dǎo)體外部裝飾上采用創(chuàng)造了條件，提供了可能。光電化學(xué)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，其理論和實(shí)踐上已經(jīng)比較成熟，并且在各個(gè)領(lǐng)域得到了驗(yàn)證。光電化學(xué)作為一個(gè)交叉學(xué)科，在不同的學(xué)科領(lǐng)域都有比較通透的研究，這為光電化學(xué)的快速發(fā)展和廣發(fā)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近些年光電化學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加，也使其成為炙手可熱的學(xué)科，人們給予了更多的研究，于是光電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)入了良性循環(huán)，將其應(yīng)用于半導(dǎo)體表面裝飾成為其重要成果。

3.3.2 運(yùn)用上的優(yōu)勢(shì)分析

運(yùn)用一些材料的光電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行半導(dǎo)體表面裝飾，可以避免使用金銀等貴金屬，從而降低成本，避免貴金屬的無(wú)形流失。同時(shí)，避免金屬材料因?yàn)榕c空氣接觸而被氧化帶來(lái)的使用壽命縮短的問(wèn)題。利用材料的光化學(xué)性質(zhì)，可以將半導(dǎo)體表面與裝飾材料變?yōu)橐惑w，使他們的各種性質(zhì)都符合需要，同時(shí)能夠得到比較符合要求的表面光度和亮度，極大提升性能。例如:半導(dǎo)體的摻雜性結(jié)合光電化學(xué)性質(zhì)，可以使其既符合裝飾的要求，同時(shí)又能夠起到傳統(tǒng)半導(dǎo)體表面裝飾所不具有的效果，使得半導(dǎo)體自身的優(yōu)勢(shì)能夠在生產(chǎn)生活中得到更加充分地顯露。

4 結(jié)語(yǔ)

半導(dǎo)體在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，地位和作用越來(lái)越突出，半導(dǎo)體表面裝飾對(duì)于其作用發(fā)揮的重要性越來(lái)越明顯。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體表面裝飾技術(shù)在凸顯其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，其缺陷也明顯了起來(lái)。利用現(xiàn)代光電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體表面裝飾能夠有效克服傳統(tǒng)裝飾技術(shù)的弊端，將半導(dǎo)體的使用壽命延長(zhǎng)、性能提高。

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