奈米硅材料与奈米结构创造產业新商机

当今许多奈米材料已被视為可以解决当今许多半导体產业所面临的问题或创造新市场之商机。市调公司NanoMarkets认為，由於奈米级硅晶正是与当今电子產业所用的基本材料相同，因此未来将具有相当可观的潜在投资报酬。正当许多投资群体对投资风险与标的相当挑剔与严谨，事实上，奈米级硅晶圆正因与硅晶圆具有相近性而占有优势。NanoMarkets认為，一年内奈米结硅晶(nanocrystallinesilicon)将商业化量產；但其他许多奈米级材料很可能得花更久的时间进入商业量產，或者短期之内仍以筹措投资资金為焦点。本篇报告即是综览奈米硅晶(nanosilicon)未来在应用面的许多良机。

对奈米硅晶来说，太阳光电市场的机会最為亮眼。受惠於硅晶圆的供应，太阳能业者享有较高的电能转换效率及相对较低的成本，奈米硅晶粒也可让堆叠式或多层微晶硅薄膜(Tandem)提高更高的转换效率，在其他奈米材料型态如奈米棒、奈米线材也可让转换率大幅改善。另一方面，奈米级与传统硅晶混合式的太阳能电池一旦进入商业量產，也将促使硅晶圆太阳能转换率达到一个更效率更高的新境界。对太阳能產业来说，一个更重要的意涵则是，奈米级硅晶圆可以更强力宣称是「绿色科技」，因為它并不需倚赖像CIGSPV、CdTePV等有毒金属。

同时，在非挥发记忆体產业中也正亟力寻找替代过去传统浮动闸技术的新可能性，得以让製程技术继续微缩下去。其中一个可能性就是採用奈米级硅作為浮动闸，以降低氧化层的厚度并在电能充足之下有效防止漏电效应的发生。不过，儘管奈米硅晶的浮动闸可以在非挥发记忆体有效达到普及，但有另一说法是，奈米硅晶并非必要之举，事实上金属浮动闸也可以达到这样的作用甚至效果比起奈米硅晶浮动闸更快。在逻辑IC晶圆厂中，金属闸广被接受，因此这样的情形很可能降低了奈米硅晶普及记忆体產业市场的机会。但记忆体市场范畴相当广大，儘管奈米硅晶浮动闸记忆体其市场佔有率有限，但其所挟带的收入已较其他奈米硅晶產品(太阳光电除外)来的可观。

许多奈米硅晶的业者也计画朝向TFT市场发展，这理由是可以被理解的，因為传统的硅晶TFT成本较贵，若是将焦点转至非结晶硅，或是多晶硅，或许可以透过其他方式降低并缩减成本。此外，还有像是有机TFT也是方法之一，但比较来说，有机TFT效果在最佳状态则与非结晶硅相当。奈米硅晶提供了一低成本但效能相当好的解决方案。

上述乃是一般所预期奈米硅晶可以发挥所长的领域，在照明领域此新材料也同样充满可能性，但问题是奈米硅晶照明很可能会遭遇二极体照明(LED)以及氮化鎵(galliumnitride，GaN)与有机半导体照明的强大竞争。NanoMarkets相信，如果厂商确实要进入奈米硅晶照明的商业化量產阶段，那麼先投入奈米硅晶圆太阳能是较為可行的方式。

奈米硅晶如何生產也同样重要，印刷式似乎為业者认為是较能降低成本的方案，不过印刷式生產并不如过去几年一些人所预期发展得快，此外其沉积方法也与过去传统式硅晶沉积并没有显著差别，包括其所使用沉积设备的整体设计也与当今的设备无二致。也因此，换个角度来讲，多数现存的硅晶沉积设备未来都可适用於奈米硅晶薄膜沉积。现在的机会显得很清楚，既有的硅晶业者如TFT及太阳能电池厂商只要做出些微新设备的调整规划，都具有著手发展奈米硅晶製程的能力。正因為这样资本投资的风险较轻，更提供能及早布局奈米硅晶开发的空间。

奈米硅晶在太阳光电、记忆体、TFT与照明领域都蕴藏著新的事业商机。