السيليكون النانوي البلوري

السيليكون النانوي البلوري ( nc-Si )، المعروف أحيانًا باسم السيليكون الميكروكريستالي ( μc-Si )، هو شكل من أشكال السيليكون المسامي . ^{[ 1 ]} وهو شكل متآصل من السيليكون ذو بنية شبه بلورية ، يشبه السيليكون غير المتبلور (a-Si) في احتوائه على طور غير متبلور . إلا أن الاختلاف بينهما يكمن في احتواء السيليكون النانوي البلوري على حبيبات صغيرة من السيليكون البلوري داخل الطور غير المتبلور. وهذا على عكس السيليكون متعدد التبلور (poly-Si) الذي يتكون فقط من حبيبات سيليكون بلورية تفصل بينها حدود الحبيبات. ويكمن الاختلاف في حجم الحبيبات البلورية. فمعظم المواد ذات الحبيبات في نطاق الميكرومتر هي في الواقع سيليكون متعدد التبلور دقيق الحبيبات، لذا يُعد مصطلح السيليكون النانوي البلوري أدق. ويشير مصطلح السيليكون النانوي البلوري إلى مجموعة من المواد التي تقع في منطقة الانتقال من الطور غير المتبلور إلى الطور الميكروكريستالي في طبقة السيليكون الرقيقة. يُعد الكسر الحجمي البلوري (كما تم قياسه من خلال مطيافية رامان ) معيارًا آخر لوصف المواد في منطقة الانتقال هذه.

يتمتع السيليكون النانوي البلوري (nc-Si) بالعديد من المزايا المفيدة مقارنةً بالسيليكون غير المتبلور (a-Si)، منها أنه عند نموه بشكل صحيح، يتمتع بحركية إلكترونية أعلى ، وذلك بفضل وجود بلورات السيليكون . كما يُظهر امتصاصًا متزايدًا في نطاقي الأشعة الحمراء والأشعة تحت الحمراء ، مما يجعله مادةً مهمةً للاستخدام في الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور. مع ذلك، تُعد إحدى أهم مزايا السيليكون النانوي البلوري هي استقراره العالي مقارنةً بالسيليكون غير المتبلور، ويعود أحد أسباب ذلك إلى انخفاض تركيز الهيدروجين فيه . على الرغم من أنه لا يستطيع حاليًا الوصول إلى حركية الإلكترونات التي يتمتع بها السيليكون متعدد التبلور (poly-Si)، إلا أنه يتميز عنه بسهولة تصنيعه، حيث يمكن ترسيبه باستخدام تقنيات ترسيب السيليكون غير المتبلور التقليدية ذات درجات الحرارة المنخفضة، مثل الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما (PECVD )، على عكس عمليات التلدين بالليزر أو الترسيب الكيميائي للبخار ذات درجات الحرارة العالية المستخدمة في حالة السيليكون متعدد التبلور. ^{[ 2 ]}

يُستخدم هذا النوع الجديد من المواد بشكل أساسي في مجال الخلايا الشمسية المصنوعة من أغشية السيليكون الرقيقة . ولأن السيليكون النانوي البلوري (nc-Si) يمتلك فجوة طاقة مماثلة تقريبًا لفجوة طاقة السيليكون البلوري ، والتي تبلغ حوالي 1.12 إلكترون فولت، فإنه يُمكن دمجه في طبقات رقيقة مع السيليكون غير المتبلور (a-Si)، مما يُنتج خلية متعددة الطبقات ذات وصلات متعددة تُسمى الخلية الترادفية . تمتص الخلية العلوية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور الضوء المرئي، بينما تترك الجزء تحت الأحمر من الطيف للخلية السفلية المصنوعة من السيليكون النانوي البلوري.

تقترب بعض الشركات من تسويق أحبار السيليكون القائمة على السيليكون النانوي البلوري أو مركبات السيليكون الأخرى. كما يبحث قطاع أشباه الموصلات في إمكانات السيليكون النانوي البلوري، لا سيما في مجال الذاكرة.

يعتبر السيليكون النانوي البلوري والسيليكون متعدد البلورات ذو الحبيبات الصغيرة من أنواع السيليكون الرقيق . ^{[ 3 ]}

• خلايا شمسية من السيليكون الرقيق .