奈米硅材料與奈米結(jié)構(gòu)創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)新商機

當今許多奈米材料已被視為可以解決當今許多半導體產(chǎn)業(yè)所面臨的問題或創(chuàng)造新市場之商機。市調(diào)公司NanoMarkets認為，由於奈米級硅晶正是與當今電子產(chǎn)業(yè)所用的基本材料相同，因此未來將具有相當可觀的潛在投資報酬。正當許多投資群體對投資風險與標的相當挑剔與嚴謹，事實上，奈米級硅晶圓正因與硅晶圓具有相近性而占有優(yōu)勢。NanoMarkets認為，一年內(nèi)奈米結(jié)硅晶(nanocrystallinesilicon)將商業(yè)化量產(chǎn)；但其他許多奈米級材料很可能得花更久的時間進入商業(yè)量產(chǎn)，或者短期之內(nèi)仍以籌措投資資金為焦點。本篇報告即是綜覽奈米硅晶(nanosilicon)未來在應(yīng)用面的許多良機。

對奈米硅晶來說，太陽光電市場的機會最為亮眼。受惠於硅晶圓的供應(yīng)，太陽能業(yè)者享有較高的電能轉(zhuǎn)換效率及相對較低的成本，奈米硅晶粒也可讓堆疊式或多層微晶硅薄膜(Tandem)提高更高的轉(zhuǎn)換效率，在其他奈米材料型態(tài)如奈米棒、奈米線材也可讓轉(zhuǎn)換率大幅改善。另一方面，奈米級與傳統(tǒng)硅晶混合式的太陽能電池一旦進入商業(yè)量產(chǎn)，也將促使硅晶圓太陽能轉(zhuǎn)換率達到一個更效率更高的新境界。對太陽能產(chǎn)業(yè)來說，一個更重要的意涵則是，奈米級硅晶圓可以更強力宣稱是「綠色科技」，因為它并不需倚賴像CIGSPV、CdTePV等有毒金屬。

同時，在非揮發(fā)記憶體產(chǎn)業(yè)中也正亟力尋找替代過去傳統(tǒng)浮動閘技術(shù)的新可能性，得以讓製程技術(shù)繼續(xù)微縮下去。其中一個可能性就是採用奈米級硅作為浮動閘，以降低氧化層的厚度并在電能充足之下有效防止漏電效應(yīng)的發(fā)生。不過，儘管奈米硅晶的浮動閘可以在非揮發(fā)記憶體有效達到普及，但有另一說法是，奈米硅晶并非必要之舉，事實上金屬浮動閘也可以達到這樣的作用甚至效果比起奈米硅晶浮動閘更快。在邏輯IC晶圓廠中，金屬閘廣被接受，因此這樣的情形很可能降低了奈米硅晶普及記憶體產(chǎn)業(yè)市場的機會。但記憶體市場范疇相當廣大，儘管奈米硅晶浮動閘記憶體其市場佔有率有限，但其所挾帶的收入已較其他奈米硅晶產(chǎn)品(太陽光電除外)來的可觀。

許多奈米硅晶的業(yè)者也計畫朝向TFT市場發(fā)展，這理由是可以被理解的，因為傳統(tǒng)的硅晶TFT成本較貴，若是將焦點轉(zhuǎn)至非結(jié)晶硅，或是多晶硅，或許可以透過其他方式降低并縮減成本。此外，還有像是有機TFT也是方法之一，但比較來說，有機TFT效果在最佳狀態(tài)則與非結(jié)晶硅相當。奈米硅晶提供了一低成本但效能相當好的解決方案。

上述乃是一般所預期奈米硅晶可以發(fā)揮所長的領(lǐng)域，在照明領(lǐng)域此新材料也同樣充滿可能性，但問題是奈米硅晶照明很可能會遭遇二極體照明(LED)以及氮化鎵(galliumnitride，GaN)與有機半導體照明的強大競爭。NanoMarkets相信，如果廠商確實要進入奈米硅晶照明的商業(yè)化量產(chǎn)階段，那麼先投入奈米硅晶圓太陽能是較為可行的方式。

奈米硅晶如何生產(chǎn)也同樣重要，印刷式似乎為業(yè)者認為是較能降低成本的方案，不過印刷式生產(chǎn)并不如過去幾年一些人所預期發(fā)展得快，此外其沉積方法也與過去傳統(tǒng)式硅晶沉積并沒有顯著差別，包括其所使用沉積設(shè)備的整體設(shè)計也與當今的設(shè)備無二致。也因此，換個角度來講，多數(shù)現(xiàn)存的硅晶沉積設(shè)備未來都可適用於奈米硅晶薄膜沉積?，F(xiàn)在的機會顯得很清楚，既有的硅晶業(yè)者如TFT及太陽能電池廠商只要做出些微新設(shè)備的調(diào)整規(guī)劃，都具有著手發(fā)展奈米硅晶製程的能力。正因為這樣資本投資的風險較輕，更提供能及早布局奈米硅晶開發(fā)的空間。

奈米硅晶在太陽光電、記憶體、TFT與照明領(lǐng)域都蘊藏著新的事業(yè)商機。