Potomac hat viele Jahre mit der Entwicklung und Optimierung des Laserschneidens und -bohrens von Siliziumwafern für eine breite Palette von Anwendungen verbracht. In diesem Artikel untersuchen wir dieses einzigartige Material.
Der schwedische Chemiker Baron John Jacob Berzelius isolierte Silizium erstmals im Jahr 1824. Das blau und grau schimmernde Element ist ebenso faszinierend wie reichlich vorhanden: Es ist das zweithäufigste Element auf der Erde und das achtthäufigste im Universum. Das Wort "Silizium" leitet sich von dem lateinischen Wort "Silex" für Feuerstein ab. Scharfe Feuersteinwerkzeuge aus siliziumhaltigem Quarz wurden von den Menschen der Steinzeit hergestellt. Blättern Sie 500.000 Jahre weiter, und Sie werden feststellen, dass die Nachfrage nach Silizium für die Unterhaltungselektronik sprunghaft angestiegen ist. Wie Kohlenstoff, einer seiner Verwandten in der Gruppe 14 des Periodensystems, ist Silizium eine Art Paradoxon. Es kommt in der Natur in vielen verschiedenen Formen vor, oft in Legierungen mit anderen Stoffen, wie etwa Sauerstoff. In diesem Zustand finden wir Sand, Siliziumdioxid. Eine andere Substanz, die Silizium enthält, ist natürlich Glas. Und während Kohlenstoff der Baustein allen Lebens auf der Erde ist, ist Silizium ein Baustein einer bestimmten Lebensform. Diatomeen sind fotosynthetische Algen, deren Zellwände aus Silizium bestehen.
Ob Silizium eines Tages als Baustein außerirdischen Lebens identifiziert wird, wie in der Vorstellung von Science-Fiction-Autoren von Issac Asimov bis Gene Roddenberry von Star Trek, ist eine Frage, die noch nicht beantwortet ist. Tatsache ist, dass hier auf der Erde die Siliziumformen, die unsere Unterhaltungselektronik, Solarzellen und sogar unsere künstliche Intelligenz antreiben, die Einkristallform sind - monokristallines Silizium, die polykristalline Form und amorphes Silizium. Die erste Form wird in einem aufwändigen Verfahren, der Czoralski-Methode, chemisch "gezüchtet". Der polnische Chemiker Jan Czoralski entwickelte dieses Verfahren, nachdem er versehentlich einen Füllfederhalter in einen Schmelztiegel mit flüssigem Zinn statt in sein Tintenfass getaucht hatte und feststellte, dass das feste Zinnstück, das sich sofort bildete, ein fester Kristall war. Polykristallines Silizium entsteht durch das Siemens-Verfahren, bei dem Siliziumverbindungen bei hohen Temperaturen destilliert und in Silizium zersetzt werden. Es kann auch chemisch in einem Wirbelschichtreaktor hergestellt werden. Aus kristallisiertem Silizium werden Siliziumscheiben hergestellt, denen in einem als "Dotierung" bezeichneten Prozess die Elemente Phosphor und Bor zugesetzt werden. Diese Wafer sind Halbleiter und die elektrischen Gehirne für viele unserer Lieblingsgeräte. Der Umsatz der Halbleiterindustrie (angeführt von Intel) erreichte im Jahr 2017 409 Milliarden Dollar und wird voraussichtlich weiter steigen.
Vom PC über Laptops und Tablets, Telefone bis hin zu intelligenten Fernsehern, Digitalkameras und meinem persönlichen Favoriten, dem iphone-kompatiblen, blauzahnfähigen Duschlautsprecher - Silizium ist König.
Auch die künstliche Intelligenz schreitet stetig voran und ist im Bereich des Gesundheitswesens sehr vielversprechend. Es gibt bereits Programme für künstliche Intelligenz, die medizinische Daten sammeln, speichern und analysieren und die neuronale Netze nutzen, um Informationen zu erkennen, die für menschliche Diagnostiker unsichtbar sind.
Die Sensortechnologie hat auch einen Sprung nach vorne gemacht, indem intelligente Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Geschirrspüler und Warmwasserbereiter mit den Kunden, dem Stromnetz und untereinander kommunizieren können, um Ressourcen zu schonen und Geld zu sparen.
Spannend für Potomac ist auch die Weiterentwicklung der Fotovoltaik-Technologie. Intelligente Fenster können mit Hilfe von Fotovoltaikzellen die Sonnenwärme blockieren und anziehen. Und die nahe Zukunft wird solarbetriebene Autos bringen.
Laut Dr. Ethan Miller, meinem Freund und Professor in der Abteilung für Computertechnik an der University of California, Santa Cruz, könnte die mit Siliziumlaser-Halbleitern erzeugte Licht-Photovoltaik-Energie schon bald die Elektrizität zur Versorgung unserer Silizium-Halbleiter ersetzen. Mit 186.000 Meilen pro Sekunde ist sie schneller als elektromagnetische Wellen. Und da sie mit weniger Strom auskommt, ist sie erstaunlich energieeffizient.
Auf meine Frage, ob eine intelligente, auf Silizium basierende Lebensform möglich ist, antwortete Dr. Miller, dass eine auf Silizium basierende Lebensform entstehen wird, wenn Wissenschaftler in der Lage sind, einen Computer zu bauen, der so intelligent ist wie das menschliche Gehirn.
Silizium wird weiterleben!
Mit seinen Fähigkeiten, die vom Bohren sehr kleiner Löcher bis zum Laserschneiden komplexer Formen reichen, ist Potomac führend in der Laserfertigung von Silizium. Bitte senden Sie uns eine E-Mail oder rufen Sie uns noch heute an, um Ihre nächste Siliziumwafer-Anwendung für die Prototypenherstellung oder Produktion zu besprechen.
