Kas ir pusvadītājs?
Pusvadītāju ierīce ir elektroniska sastāvdaļa, kurā tiek izmantota elektriskā vadīšana, bet kurai ir pazīmes, kas atrodas starp vadītāju, piemēram, vara, un izolatora, piemēram, stikla piemaksu. Šajās ierīcēs cietā stāvoklī tiek izmantota elektriskā vadīšana, nevis gāzveida stāvoklī vai termioniskā emisija vakuumā, un tās ir aizstājušas vakuuma caurules lielākajā daļā mūsdienu lietojumprogrammu.
Visizplatītākā pusvadītāju izmantošana ir integrētās shēmas mikroshēmās. Mūsdienu skaitļošanas ierīces, ieskaitot mobilos tālruņus un planšetdatorus, varētu saturēt miljardiem mazu pusvadītāju, kas savienoti ar atsevišķām mikroshēmām, kas ir savstarpēji savienotas ar vienu pusvadītāju vafeļu.
Pusvadītāja vadītspēju var manipulēt vairākos veidos, piemēram, ieviešot elektrisko vai magnētisko lauku, pakļaujot to gaismai vai karstumam, vai arī leģēta monokristāliskā silīcija tīkla mehāniskās deformācijas dēļ. Kaut arī tehniskais skaidrojums ir diezgan detalizēts, manipulācijas ar pusvadītājiem ir tā, kas ir padarījusi iespējamu mūsu pašreizējo digitālo revolūciju.
Kā alumīnijs tiek izmantots pusvadītājos?
Alumīnijam ir daudz īpašību, kas padara to par galveno izvēli lietošanai pusvadītājos un mikroshēmās. Piemēram, alumīnijam ir augstāka saķere ar silīcija dioksīdu, kas ir galvenā pusvadītāju sastāvdaļa (šajā vietā Silīcija ieleja ieguva savu vārdu). Tās ir elektriskās īpašības, proti, ka tai ir zema elektriskā pretestība un tas ir lielisks saskarsme ar stiepļu saitēm, ir vēl viens alumīnija ieguvums. Svarīgi ir arī tas, ka sausā kodināšanas procesos ir viegli strukturēt alumīniju, kas ir būtisks solis pusvadītāju veidošanā. Kamēr citi metāli, piemēram, vara un sudrabs, piedāvā labāku izturību pret koroziju un elektrisko izturību, tie ir arī daudz dārgāki nekā alumīnijs.
Viens no visizplatītākajiem alumīnija lietojumiem pusvadītāju ražošanā ir stuterēšanas tehnoloģijas procesā. Augstas tīrības metālu un silīcija nano biezuma slāņošana mikroprocesoru vafelēs tiek veikta, izmantojot fizikālu tvaiku nogulsnēšanās procesu, kas pazīstams kā stuterēšana. Materiāls tiek izmests no mērķa un nogulsnēts uz silīcija silīcija slāņa vakuuma kamerā, kas ir piepildīta ar gāzi, lai palīdzētu atvieglot procedūru; Parasti inerta gāze, piemēram, argons.
Šo mērķu pamatplates ir izgatavotas no alumīnija ar augstas tīrības materiāliem nogulsnēšanās gadījumā, piemēram, tantalum, varš, titāns, volframs vai 99,9999% tīrs alumīnijs, kas piesaistīts to virsmai. Substrāta vadītspējīgās virsmas fotoelektriskā vai ķīmiskā kodināšana rada pusvadītāja funkcijā izmantotos mikroskopiskos shēmas modeļus.
Visizplatītākais alumīnija sakausējums pusvadītāju apstrādē ir 6061. Lai nodrošinātu sakausējuma labāko veiktspēju, parasti metāla virsmai tiks uzklāts aizsargājošs anodēts slānis, kas palielinās korozijas pretestību.
Tā kā tās ir tik precīzas ierīces, cieši jāuzrauga korozija un citas problēmas. Ir konstatēts, ka vairāki faktori veicina koroziju pusvadītāju ierīcēs, piemēram, iesaiņojot tos plastmasā.