Hai! Sebagai pemasok wafer silikon 12 inci, saya sering ditanya tentang sifat termoelektriknya. Jadi, mari selami dan jelajahi apa yang membuat wafer ini begitu istimewa dalam hal termoelektrik.
Pertama, apa sebenarnya termoelektrik itu? Nah, itu semua tentang hubungan antara perbedaan suhu dan tegangan listrik. Ketika ada gradien suhu pada suatu material, maka dapat menghasilkan tegangan listrik, dan sebaliknya. Properti ini sangat berguna dalam banyak aplikasi, seperti generator termoelektrik yang mengubah panas menjadi listrik dan pendingin Peltier yang menggunakan listrik untuk menciptakan perbedaan suhu.
Sekarang, mari kita bicara tentang silikon. Silikon adalah semikonduktor, dan sifat termoelektriknya dipengaruhi oleh beberapa faktor utama. Salah satu yang paling penting adalah struktur kristalnya. Wafer silikon berukuran 12 inci biasanya terbuat dari silikon kristal tunggal, yang memiliki susunan atom yang sangat teratur. Struktur yang teratur ini mempengaruhi bagaimana panas dan elektron bergerak melalui material.
Dalam silikon kristal tunggal, panas dipindahkan terutama melalui getaran kisi, yang dikenal sebagai fonon. Susunan atom yang teratur dalam kisi kristal memungkinkan fonon bergerak relatif bebas. Namun, elektron juga berperan dalam perpindahan panas. Dalam silikon, elektron dapat membawa panas dan juga listrik. Pergerakan elektron dipengaruhi oleh pita energi pada semikonduktor. Silikon memiliki celah pita, yaitu perbedaan energi antara pita valensi (tempat elektron terikat pada atom) dan pita konduksi (tempat elektron dapat bergerak bebas).
Kinerja termoelektrik suatu material sering diukur dengan angka kelayakan, yang disebut nilai ZT. ZT dihitung sebagai ZT = (S²σT)/κ, dengan S adalah koefisien Seebeck, σ adalah konduktivitas listrik, T adalah suhu absolut, dan κ adalah konduktivitas termal.
Koefisien Seebeck (S) adalah ukuran seberapa besar tegangan yang dihasilkan per satuan perbedaan suhu. Dalam silikon, koefisien Seebeck bergantung pada tingkat doping. Doping adalah proses penambahan pengotor pada silikon untuk mengubah sifat listriknya. Misalnya, penambahan fosfor (pengotor donor) menghasilkan silikon tipe-n dengan elektron ekstra, sedangkan penambahan boron (pengotor akseptor) menghasilkan silikon tipe-ap dengan lubang (elektron yang hilang). Koefisien Seebeck bisa positif atau negatif, bergantung pada apakah material tersebut bertipe p atau tipe n.
Konduktivitas listrik (σ) berkaitan dengan seberapa mudah elektron atau lubang dapat bergerak melalui material. Dalam silikon, doping dapat meningkatkan konduktivitas listrik secara signifikan. Tingkat doping yang lebih tinggi berarti lebih banyak pembawa muatan (elektron atau lubang), yang menyebabkan konduktivitas lebih tinggi. Tapi ada trade-off. Meningkatkan tingkat doping juga dapat meningkatkan konduktivitas termal karena pembawa muatan juga dapat membawa panas.
Konduktivitas termal (κ) adalah ukuran seberapa baik suatu bahan menghantarkan panas. Dalam silikon, konduktivitas termalnya relatif tinggi dibandingkan dengan beberapa bahan termoelektrik lainnya. Hal ini karena transpor fonon yang efisien dalam kisi kristal tunggal. Namun, untuk aplikasi termoelektrik, konduktivitas termal yang lebih rendah sering kali diinginkan karena membantu menjaga gradien suhu di seluruh material, yang diperlukan untuk menghasilkan listrik.
Untuk meningkatkan kinerja termoelektrik wafer silikon 12 inci, peneliti dan produsen terus mencari cara untuk mengoptimalkan nilai ZT. Salah satu pendekatannya adalah dengan mengurangi konduktivitas termal tanpa mengorbankan terlalu banyak konduktivitas listrik. Hal ini dapat dilakukan dengan memasukkan struktur nano atau cacat ke dalam silikon. Struktur nano dapat menghamburkan fonon, mengurangi kemampuannya membawa panas, namun memiliki efek yang relatif kecil terhadap pergerakan elektron.
Cara lainnya adalah dengan menggunakan kombinasi tingkat doping dan bahan yang berbeda. Misalnya, membuat struktur multi - lapisan dengan lapisan silikon tipe - p dan tipe - n yang bergantian dapat meningkatkan kinerja termoelektrik. Lapisan ini dapat dirancang untuk mengoptimalkan aliran elektron dan panas, sehingga meningkatkan nilai ZT secara keseluruhan.
Sekarang, mari kita bandingkan wafer silikon 12 inci dengan ukuran lainnya. Kami juga menawarkanWafer Silikon 3 inci (76,2 mm)DanWafer Silikon 6 Inci (150mm ). Ukuran wafer dapat mempengaruhi sifat termoelektriknya sampai batas tertentu. Wafer yang lebih kecil mungkin memiliki rasio permukaan terhadap volume yang berbeda, yang dapat mempengaruhi perpindahan panas di permukaan. Namun, sifat termoelektrik dasar silikon, seperti koefisien Seebeck dan konduktivitas listrik, terutama ditentukan oleh sifat intrinsik material daripada ukuran wafer.
KitaWafer Silikon 12 inci (300mm)banyak digunakan dalam industri semikonduktor untuk berbagai aplikasi. Dalam aplikasi termoelektrik, ukurannya yang besar memungkinkan pembuatan perangkat termoelektrik skala besar. Hal ini dapat bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan keluaran daya tinggi, seperti sistem pemulihan panas limbah dalam proses industri.
Selain sifat termoelektrik, wafer silikon 12 inci memiliki keunggulan lain. Mereka menawarkan area permukaan yang besar untuk fabrikasi perangkat, yang dapat meningkatkan efisiensi produksi. Struktur kristal tunggal berkualitas tinggi memastikan kinerja yang konsisten di seluruh wafer, yang sangat penting untuk memproduksi perangkat termoelektrik yang andal secara massal.
Jika Anda sedang mencari wafer silikon 12 inci berkualitas tinggi untuk aplikasi termoelektrik Anda, kami ingin berbicara dengan Anda. Baik Anda seorang peneliti yang ingin mengembangkan bahan termoelektrik baru atau produsen yang memproduksi perangkat termoelektrik, wafer kami dapat memenuhi kebutuhan Anda. Hubungi kami untuk memulai diskusi tentang kebutuhan spesifik Anda dan bagaimana kami dapat membantu Anda mencapai tujuan Anda.
Referensi:
- Rowe, DM (Ed.). (2006). Buku pegangan termoelektrik CRC. pers CRC.
- Dresselhaus, MS, Chen, G., Tang, MY, Yang, RG, Lee, H., Wang, DZ, & Ren, ZF (2007). Arah baru untuk bahan termoelektrik dimensi rendah. Materi Lanjutan, 19(19), 2437 - 2469.