Silicio nanocristallino

Questa voce o sezione sull'argomento materiali non cita le fonti necessarie o quelle presenti sono insufficienti.

---

Puoi migliorare questa voce aggiungendo citazioni da fonti attendibili secondo le linee guida sull'uso delle fonti.

Il silicio nanocristallino (Si-nc), talvolta noto come silicio microcristallino (Si-μc), è una forma di silicio poroso. ^[1] È una forma allotropica di silicio con struttura paracristallina simile al silicio amorfo (Si-a), per questo possiede una fase amorfa. La differenza tra le due, tuttavia, sta nel fatto che il Si-nc ha piccoli granuli di silicio cristallino nella fase amorfa. Al contrario il silicio policristallino (poly-Si) è costituito esclusivamente da granuli di silicio cristallino, separati da confini granulari. La differenza deriva unicamente dalla loro dimensione granulometrica cristallina.

La maggior parte dei materiali con granuli dell'ordine del micrometro sono in realtà il polisilicio a grana fine, perciò la definizione di silicio nanocristallino è più appropriata. Il termine silicio nanocristallino si riferisce alla pellicola sottile di silicio di una serie di materiali compresi intorno alla zona di transizione che va dalla fase amorfa a quella microcristallina. La frazione di volume cristallina (misurata dalla spettroscopia Raman) è un altro criterio per descrivere i materiali in questa zona di transizione.

Il Si-nc ha molti utili vantaggi rispetto al Si-a, uno dei quali è che, se coltivato correttamente, può avere una maggiore mobilità elettronica, a causa della presenza di cristalliti di silicio. Inoltre mostra un aumento di assorbimento nelle lunghezze d'onda rossa e infrarossa che lo rendono un materiale importante utilizzabile nelle celle solari rispetto al Si-a.

Uno dei vantaggi più importanti del silicio nanocristallino, tuttavia, è che ha una maggiore stabilità rispetto al Si-a, anche per il fatto di avere una bassa concentrazione di idrogeno. ^{[senza fonte]} Sebbene attualmente non si possa raggiungere la mobilità che può avere il poli-Si, si ha il vantaggio rispetto al poli-Si di essere più facile da fabbricare, in quanto può essere depositato con le convenzionali tecniche di deposizione di Si-a a bassa temperatura, come la PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), contrariamente all'annealing del laser o ai processi della CVD ad alta temperatura, nel caso del poli-Si.

L'applicazione principale di questo nuovo materiale si trova nel campo delle celle solari con pellicola sottile al silicio. Dato che il Si-nc ha circa la stessa banda proibita (bandgap) del silicio cristallino, che è ~ 1,12 eV, può essere combinato in strati sottili con il Si-a, creando una cella multi-giunzione stratificata, chiamata cella tandem. La cella in alto del Si-a assorbe la luce visibile e lascia la parte infrarossa dello spettro per la cella inferiore del Si nanocristallino.

Alcune imprese sono sul punto di commercializzare inchiostri basati sul silicio nanocristallino o su altri composti del silicio. L'industria dei semiconduttori sta esaminando anche la possibilità che il silicio nanocristallino possa essere utilizzato soprattutto nella zona di memoria.

Il silicio nanocristallino e il silicio policristallino a grana piccola sono considerati silicio a pellicola sottile. ^[2]

• Silicio amorfo
• Inchiostro conduttivo
• Nanoparticella
• Elettronica di stampa
• Protocristallo
• Punto quantico

• (EN) Thin-film silicon solar cells.

Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia