MIS ON POOLJUHT?
Pooljuhtseade on elektrooniline komponent, mis kasutab elektrijuhtivust, kuid millel on juhi, näiteks vase, ja isolaatori, näiteks klaasi, omade omadused. Need seadmed kasutavad elektrijuhtivust tahkes olekus, mitte gaasilises olekus või termilist emissiooni vaakumis, ning enamikes kaasaegsetes rakendustes on need asendanud vaakumtorud.
Kõige sagedamini kasutatakse pooljuhte integraallülituste kiipides. Meie kaasaegsed arvutiseadmed, sealhulgas mobiiltelefonid ja tahvelarvutid, võivad sisaldada miljardeid pisikesi pooljuhte, mis on ühendatud ühele kiibile, mis kõik on ühendatud ühel pooljuhtplaadil.
Pooljuhi juhtivust saab manipuleerida mitmel viisil, näiteks elektri- või magnetvälja sisseviimisega, valguse või kuumuse mõjuga või legeeritud monokristallilise ränivõre mehaanilise deformatsiooniga. Kuigi tehniline selgitus on üsna üksikasjalik, on pooljuhtide manipuleerimine see, mis on teinud võimalikuks meie praeguse digitaalse revolutsiooni.
KUIDAS ALUMIINIUMI POOLJUHTIDES KASUTATAKSE?
Alumiiniumil on palju omadusi, mis muudavad selle esmaseks valikuks pooljuhtides ja mikrokiipides. Näiteks on alumiiniumil parem adhesioon ränidioksiidiga, mis on pooljuhtide põhikomponent (siit sai Silicon Valley oma nime). Veel üks alumiiniumi eelis on selle elektrilised omadused, nimelt see, et sellel on madal elektritakistus ja see tagab suurepärase kontakti traatsidemetega. Oluline on ka see, et alumiiniumi on lihtne struktureerida kuivsöövitusprotsessides, mis on pooljuhtide valmistamise oluline samm. Kuigi teised metallid, nagu vask ja hõbe, pakuvad paremat korrosioonikindlust ja elektrilist vastupidavust, on need ka palju kallimad kui alumiinium.
Üks levinumaid alumiiniumi rakendusi pooljuhtide valmistamisel on pihustustehnoloogia. Kõrge puhtusastmega metallide ja räni nanopaksuste õhuke kihistumine mikroprotsessorivahvlitesse saavutatakse füüsikalise aurustamise protsessi abil, mida tuntakse pihustamisena. Materjal väljutatakse sihtmärgist ja sadestatakse vaakumkambris räni substraadikihile, mis on protseduuri hõlbustamiseks täidetud gaasiga; tavaliselt inertgaas, näiteks argoon.
Nende sihtmärkide tugiplaadid on valmistatud alumiiniumist, mille pinnale on ühendatud kõrge puhtusastmega materjalid, nagu tantaal, vask, titaan, volfram või 99,9999% puhas alumiinium. Substraadi juhtiva pinna fotoelektriline või keemiline söövitamine loob pooljuhtide funktsioonis kasutatavad mikroskoopilised skeemid.
Kõige levinum alumiiniumsulam pooljuhtide töötlemisel on 6061. Sulami parima jõudluse tagamiseks kantakse metalli pinnale tavaliselt kaitsev anodeeritud kiht, mis suurendab korrosioonikindlust.
Kuna tegemist on nii täpsete seadmetega, tuleb korrosiooni ja muid probleeme tähelepanelikult jälgida. On leitud, et pooljuhtseadmete korrosiooni soodustavad mitmed tegurid, näiteks nende pakendamine plastikusse.