۲-۳-۲-۷- ۲- صفحه گذاری بدون الکتریسیته
الکترولس یک نوع روش شیمیایی است که بطور خود به خود روی سطوح فلزات اعمال می شود و ضخامت پوشش به طور خطی، مادام که ترکیب شیمیایی محلول تغییر نکرده است اضافه می‌شود. مشخصه بارز این روش، عدم نیاز به جریان الکتریکی است که به طبع آن متریال می‌تواند هادی یا غیر‌هادی باشد. بنابراین در این روش می‌توان غیر فلزات مانند پلاستیک‌ها را نیز پوشش داد. در حمام های الکترولس، فلز و احیاء کننده فقط در حضور یک کاتالیزور با یکدیگر واکنش داده و بنابراین برای شروع واکنش احیاء، مواد باید فعال بوده و یا توسط یک کاتالیزور مناسب بر روی سطح فعال گردند. این فرایند عموماً در صنعت برای نیکل و مس انجام می­ پذیرد.

مزایای پوشش
مقاومت به خوردگی و سایش بالا
یکنواختی مناسب پوشش
هزینه‌های تجربی ارزان
معایب پوشش
الکترولس نسبتاً گران است.
عمر مواد پوشش و حمام‌ها محدود می باشند.
تمیز کاری در این روش بسیار مهم است. سطح باید تا حد میکروسکوپی زبر باشد.
نرخ رسوب پایین در مقایسه با روش الکترولیز
۲-۳-۲-۸- روش‌های شیمیایی تبخیری
بسیاری از خصوصیات هر دو روش رسوب­گذاری بخارشیمیایی و بخار فیزیکی مشابه یکدیگرند اما مهمترین تفاوت این دو روش همانطور که از اسم هر کدام مشخص است، در نحوه شکل­ گیری محصول است که در روش شیمیایی محصول از واکنش­های شیمیایی حاصل می­ شود اما در روش فیزیکی محصول از چگالش و تغلیظ فاز گاز به فاز محصول مورد نظر و بدون هیچگونه واکنش شیمیایی رخ می­دهد. یک وجه بسیار بارز تفاوت بین این دو روش که در عمل دیده می­ شود، نوع تشکیل محصول از نظر گرماگیری و گرمادهی می­باشد. بعبارت دیگر در روش شیمیایی با واکنش­های گرماگیر روبرو هستیم در حالی که در روش فیزیکی با واکنش­های گرماده روبرو می­شویم. به همین دلیل تمایل به ادغام این دو روش در بسیاری از موارد وجود دارد بطوری که روش رسوب­گذاری بخارشیمیایی پلاسمایی ( که یک پدیده فیزیکی است) بسیار مورد استفاده است.
فرایند رسوب دهی شیمیایی بخار^[۲۶]، شامل پنج مرحله است:
۱- ورود گازهای واکنش دهنده به داخل راکتور
۲- نفوذ گازها از طریق یک لایه مرزی
۳- تماس گازها با سطح زیرلایه
۴- انجام عملیات نشست روی سطح زیرلایه
۵- نفوذ محصولات جانبی واکنش از طریق لایه مرزی
این روش در فاز بخار انجام می شود و در طیف وسیعی از روش های تولید فیلم نازک و پودرها را در برمی گیرد. اصول کار CVD به این صورت است که پیش ماده به محفظه واکنش وارد می­ شود و سپس به سمت زیرلایه حرکت می­ کند، در این جا انرژی لازم باعث رسوب می­ شود. در این مرحله محصولات فرعی فرار تشکیل می­ شود و از زیرلایه واجذب شده و از محفظه خارج می­ شود. انتقال پیش ماده در حالت بخار یا گاز به وسیله­ همرفت و انتشار انجام می­ شود. گاز حامل اغلب به گاز واکنش دهنده رقیق شده القاء می­ شود. بیشترین چالش این است که رسوب­گیری به طور منحصر به فرد بر روی زیرلایه و نه در هر جای دیگری در راکتور انجام شود، که باعث ایجاد مشکلات خلوص می‌شود. محصولات فرعی فرار تولید شده اغلب سمی هستند و یکی از مشکلات این فرایند می­باشد [۲۶[.
فصل سوم
خواص و ویژگی­های نیمه‌رساناها
۳-۱ - مقدمه
در زندگی ما و بهتر بگوییم در قدم گذاشتن بشر به عصر دیجیتال و فیزیک و الکترونیک نوین، نیمه‌رساناها نقش تاریخی ایفا کرده‌اند. نیمه‌رساناها در درون دستگاه‌های گوناگونی یافت می‌شوند. اساس ساخت پردازشگرها و ریزپردازندها و تمام دستگاه‌هایی که به نحوی اطلاعات و عملیاتی را پردازش می‌کنند، نیمه‌رساناست. نقطه شروع صنعت نیمه‌رساناها به اختراع اولین ترانزیستور نیمه‌هادی در آزمایشگاه بل در سال ۱۹۴۷ برمی­گردد. در سال ۱۹۷۰، عصر اطلاعات انسان با پیدایش فیبر نوری کوارتز، ترکیب نیمه‌رساناهای گروه III-V و لیزر ‌گالیم آرسناید (GaAs) آغاز شد. در طول توسعه عصر اطلاعات، سیلیکون (Si) به جایگاه ویژه‌ای در بازار تجارت دست یافت و در ساخت مدارهای یکپارچه برای محاسبات، ذخیره سازی داده ها و ارتباطات استفاده می‌شد. اما از آنجا که سیلیکون دارای گاف انرژی غیرمستقیمی است که مناسب برای دستگاه‌های الکترونیکی مانند دیود نور تاب (LED) و دیودهای لیزری نیست، GaAs با گاف انرژی مستقیم بهترین جایگزین بشمار می‌رفت. با پیشرفت فناوری اطلاعات، نیاز به اشعه ماوراء بنفش (UV)، جای خود را در صنعت نشان داد که فراتر از ویژگی های GaAs بود. بنابراین نسل سوم نیمه‌رساناها با گاف انرژی گسترده‌ای تولید شدند، مانند SiC، GaN و ZnO و مواد مشابه که پژوهش در این زمینه تا کنون ادامه دارد.
نیمه‌رساناها گروهی از مواد هستند که رسانایی الکتریکی آنها بین فلزات و عایق­­ها قرار دارد. ویژگی مهم این مواد این است که رسانایی آنها با تغییر دما، برانگیزش نوری و میزان ناخالصی به نحو قابل ملاحظه­ای تغییر می­ کند. یکی از مهمترین مشخصات نیمه‌رسانا‌ها که آنها را از فلزات و عایق‌ها متمایز می‌کند گاف انرژی^[۲۷] (E_g ) حد واسط آنهاست. این ویژگی تعیین کننده طول موج‌هایی از نور است که توسط نیمه‌رسانا  جذب یا گسیل می‌شود. به دلیل گستردگی گاف انرژی نیمه‌رساناها، دیودهای منتشر کننده نور و لیزرها را می توان با طول موجهایی در بازه مادون قرمز(IR) تا ماورای بنفش (UV) بوجود آورد.
نیمه‌رساناها می‌توانند از یک عنصر، ترکیب، اکسید و یا مواد آلی ساخته شده باشند. نیمه‌رساناهای عنصری مانند سیلیکون، ژرمانیوم، تلوریوم، فسفر و … ، ترکیباتی مانند تلورید‌سرب، سولفید‌روی و … ، ترکیبات آلی مانند پلی استیلن، پلی دی استیلن و … ، اکسیدی مانند اکسید روی، اکسید تیتانیوم، اکسید منیزیم، اکسید قلع و … از این دسته‌اند.
۳-۲ - خواص اساسی نیمه‌رساناها
۳-۲-۱- ساختار نواری
الکترون‌های یک اتم منزوی، ترازهای انرژی مجزایی دارند. هنگامی که اتم‌ها، برای تشکیل بلور، به هم نزدیک می‌گردند، بایستی ترازهای انرژی از هم شکافته باشند، اما به دلیل برهم‌کنش اتمی، ترازها بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند، که منجر به یک نوار پیوسته انرژی می‌شود [۲۷]. دو نوار متمایز انرژی در نیمه‌رساناها وجود دارد. در دمای صفر کلوین، نوار پایین‌تر، که نوار ظرفیت نامیده می‌شود، پر از الکترون است (در دماهای متناهی این نوار می‌تواند با جابه‌جایی حالت‌های تهی، رسانایی را موجب شود). بار الکتریکی در یک جامد مانند یک سیال است و حالت‌های تهی مانند حباب در سیال رفتار می‌کنند، از این رو حفره نامیده می‌شوند. در نیمه‌رساناها نوار بالایی، تقریباً خالی از الکترون است و در بردارنده حالت‌های الکترونی برانگیخته است (الکترون‌ها از پیوند کووالانسی جایگزیده، به حالت‌های گسترده در بدنه بلور می‌روند)، چنین الکترون‌هایی، با به کارگیری یک میدان الکتریکی شتاب می‌گیرند و در شار جریان شرکت می‌کنند، بدین جهت این نوار، نوار رسانش نامیده می‌شود. اختلاف انرژی دو نوار، گاف نواری نامیده می‌شود که ناحیه ممنوع انرژی است [۲۸-۲۷٫[  شکل ۳-۱ نحوه قرارگیری ترازها، نوارها و گاف انرژی را نشان می‌دهد.
شکل (۳-۱) نحوه قرارگیری ترازها، نوارها و گاف انرژی
۳-۲-۲- گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم در نیمه‌رساناها
می‌توان نمودار نوار انرژی الکترون در مقابل اندازه حرکت را رسم کرد و از روی آن دو گروه اصلی از نیم‌رساناها که دارای گاف مستقیم یا غیرمستقیم هستند را تشخیص داد. مینیمم نوار رسانش و ماکزیمم نوار ظرفیت، نسبت به هم، به دو صورت واقع می‌شوند. وقتی مینیمم نوار رسانش و ماکزیمم نوار ظرفیت، در اندازه حرکت یکسانی قرار می‌گیرند، نیمه‌رسانا یک نیمه‌رسانای مستقیم نامیده می‌شود. در این حالت وقتی الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش جهش می‌کند، تغییری در اندازه حرکت آن به وجود نمی‌آید. گالیم‌آرسناید و اکسید روی مثال‌هایی از این مورد هستند. از طرف دیگر وقتی مینیمم نوار رسانش و ماکزیمم نوار ظرفیت، در اندازه حرکت یکسان قرار نگیرند، یک نیمه‌رساناهای غیرمستقیم خواهیم داشت. در این حالت برانگیختگی یک الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش، نه تنها نیاز به صرف انرژی زیادی دارد، بلکه، تغییری در اندازه حرکت آن به وجود خواهد آورد. با چنین موقعیتی در سیلیکون رو به رو هستیم [۲۸]. اختلاف بین ساختارهای نواری مستقیم و غیر مستقیم برای تشخیص نیم‌رسانای مناسب برای قطعات با خروجی نوری بسیار اهمیت دارد. مثلاً گسیلنده‌های نوری نیمه‌رسانا عموماً باید از مواد با قابلیت انتقال مستقیم ساخته شوند.
در نیمه‌رساناهای مستقیم، یک فوتون با انرژی E_g=hν ، می‌تواند یک الکترون را از نوار ظرفیت به نوار رسانش برانگیخته کند (عبور مستقیم). اما در نیمه‌رساناهای غیرمستقیم، این نوع عبور، امکان پذیر نمی‌باشد. به دلیل آن‌که فوتون‌ها اندازه حرکت بسیار کوچکی دارند، در حالی‌که الکترون باید دستخوش تغییر بزرگی در اندازه حرکت شود. در این موارد، عبور الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش، می‌تواند با اتلاف یک فونون شبکه (انرژی گرمایی) رخ دهد، در این صورت اندازه حرکت مورد نیاز، تأمین می‌شود (عبور غیرمستقیم؛ به دلیل برهم‌کنش بین اتم‌ها، یک جامد مدهای ارتعاشی دارد. کوانتوم انرژی ارتعاشی، فونون نامیده می‌شود، در برهم کنش فونون- الکترون انرژی و اندازه حرکت پایسته می‌مانند). البته عبورهای مستقیم نیز امکان پذیر هستند، اما یک انرژی فوتونی مینیمم برای برانگیخته کردن الکترون مورد نیاز است که بزرگتر از گاف انرژی باشد [۳۰-۲۹٫[
۳-۲-۳- انتقال حامل در نیمه‌رسانا
پارامتر مهم دیگر در نیمه‌رساناها، قابلیت تحرک^[۲۸] یا سرعت رانش حامل بار بر واحد میدان الکتریکی می‌باشد که با رابطه بیان می‌شود. این پارامتر برای الکترون‌ها و حفره‌ها به صورت مثبت تعریف می‌شود. الکترون‌ها، بوسیله انرژی گرمایی، به صورت تصادفی در همه جهات، حرکت می‌کنند. پس از طی مسافت کوتاهی، الکترون‌ها به یک اتم شبکه یا یک اتم ناخالصی و یا یک مرکز پراکندگی دیگر برخورد می‌کنند. این فرایند پراکندگی موجب می‌شود الکترون مقداری از انرژی خود را از دست بدهد. متوسط زمان بین برخوردها، زمان آزاد میانگین،  ، نامیده می‌شود. هنگامی که میدان الکتریکی کوچکی، E، بر نیمه رسانا اعمال شود، نیروی - qE ، به الکترون‌ها وارد می‌شود و به آن‌ها شتابی در خلاف جهت میدان می‌دهدq) مقدار بار الکتریکی است). مؤلفه حرکت تولید شده بوسیله میدان الکتریکی، سرعت سوق، ، نامیده می‌شود. تغییر اندازه حرکت الکترون در یک زمان آزاد میانگین، با رابطه زیر داده می‌شود [۲۷[:
(۳-۱)
(۳-۲)
هنگامیکه میدان الکتریکی به یک نیمه‌رسانا اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها، برای کاهش انرژی پتانسیل، جریان پیدا می‌کنند. هنگامی که نیمه رسانای نوع n با مساحت سطح مقطع A در میدان الکتریکی واقع شود و جریان الکترون،  باشد، چگالی جریان الکترونی با رابطه زیر داده می‌شود[۲۷: [
(۳-۳)
به همین ترتیب چگالی جریان حفره، Jp ، تعریف می‌شود. چگالی جریان نهایی، ناشی از میدان الکتریکی، که از جمع چگالی جریان الکترون‌ها و حفره‌ها حاصل می‌شود، جریان سوق ^[۲۹] نام دارد:
(۳-۴)
رسانایی نامیده می‌شود. باید توجه داشت که اگرچه الکترون‌ها و حفره‌ها در خلاف جهت یکدیگر حرکت می‌کنند، اما با توجه به اینکه علامت آنها نیز مخالف هم است جهت جریان ناشی از آنها یکسان است. هنگامی که یک تغییر فضایی در تراکم الکترون‌ها در نیمه رسانا بوجود می‌آید، الکترون‌ها از ناحیه با تراکم بالا به سمت تراکم کمتر جریان پیدا می‌کنند. این جریان، جریان پخش^[۳۰] نام دارد. با فرض یک بعدی بودن، الکترون‌ها از راست به چپ جریان پیدا می‌کنند و آهنگ چگالی جریان الکترونی بر مساحت واحد به صورت زیر داده می‌شود [۲۷ :[
(۳-۵)
ضریب پخش الکترونی است و با رابطه انشتین داده می‌شود و گرادیان تراکم الکترون‌ها در یک بعد است. بنابراین چگالی جریان پخش الکترون از رابطه زیر بدست می‌آید [۲۷ :[
(۳-۶)