硅的基本知识

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1、硅的基本知识(一)来源：作者：时间：2008-04-28Tag：点击：硅silicon　　一种重要的半导体材料。元素周期表中第3周期第Ⅳ族的元素,化学符号Si,原子序数14，属金刚石型晶格结构,晶格常数5.42×10-10m,熔点1417℃,禁带宽度1.12电子伏，性脆易碎,密度小而硬度大,是呈银灰色金属光泽的非金属材料。硅在地壳中常以化合态存在。用作半导体材料的硅是经还原提纯的高纯硅（纯度达8个“9”以上）。它有非晶、多晶、单晶3种形态。制造硅器件主要用单晶硅。1950年，硅单晶作为半导体材料开始进入实用化阶

2、段，制作单晶硅的工艺主要有直拉法、区熔法和外延法。直拉法适宜于生长低电阻大直径单晶，其径向杂质分布均匀，适宜作低压硅器件和集成电路的材料。区熔单晶径向杂质分布均匀性较直拉法差，但氧、碳含量低，用高阻区熔单晶经过中子辐照可以得到杂质分布均匀性相当满意的单晶材料，适宜于制作高压大功率器件。衡量单晶质量的参数主要有导电类型、晶向电阻率及其均匀性、少子寿命、位错密度、补偿度等。影响单晶质量的关键因素是晶格缺陷和杂质。　　由于硅的资源十分丰富，易于提纯,价格便宜,而且硅器件易于实现平面工艺，具有效率高、寿命长、体积小、导

3、热好、耐高温、可靠性高等优点，大多数半导体器件都选硅作原料。硅主要用于制作各种集成电路、晶体管及电力电子器件。后者包括大功率的整流管、晶闸管、晶体管及各种派生器件，已广泛用于机械、冶金、电力、矿山、交通运输、航天、化工等各个领域。硅晶体管和集成电路主要用于无线电装置、电信设备、自动控制系统、计算机、航天事业等各个领域。此外，还可制造太阳能电池，用作航天飞机、人造卫星、无人灯塔等的电源。硅silicon　　一种化学元素。化学符号Si，原子序数14，原子量28.0855，属周期系ⅣA族。法国A.-L.拉瓦锡和英国H

4、.戴维都认为硅土中含有一种化学元素。1810年瑞典J.J.贝采里乌斯加热石英砂、炭和铁的混合物时，得到一种金属，被命名为silicon，含义是燧石，实际上他得到的只是硅铁。到了1823年，他才用金属钾还原四氟化硅，得到无定形硅。1854年H.S.C.德维尔电解石英砂和冰晶石的混合熔融物，得晶形硅。硅在地壳中的含量为27.72％，仅次于氧，占第二位。硅是构成岩石的主要元素，以硅石(SiO2)的形式存在，石英、水晶、玛瑙、燧石、砂子、砂岩都是硅石的变体。天然硅酸盐除存在于土壤、粘土中之外，长石、高岭土、滑石、云母、

5、石棉、沸石等矿物也都是硅酸盐。　　硅有无定形硅和晶形硅两种同素异形体。无定形硅是灰黑色粉末，实际上也是一种微晶体。晶形硅具有金刚石的晶体结构和半导体性质，熔点1410℃，沸点2355℃，密度2.32～2.34克/厘米3，莫氏硬度7，性脆。无定形硅化学性质活泼，在氧气中能剧烈燃烧。它在高温下与卤素、氮、碳等非金属发生反应，也能与镁、钙、铁等金属作用，生成硅化物。无定形硅几乎不溶于包括氢氟酸在内的所有无机酸和有机酸，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合酸。浓氢氧化钠溶液能溶解无定形硅，放出氢气。晶形硅比较不活泼，即使在高温下

6、也不与氧气化合，它也不溶于任何一种无机酸和有机酸，但可溶于硝酸和氢氟酸的混合酸以及浓氢氧化钠溶液。晶形硅具有明显的导电性，而且随温度升高而增加，具有半导体性质，极纯的晶形硅能够随着晶格中掺入微量杂质而使其电导率大大提高，得到P形硅半导体和N型硅半导体。硅的氧化态为+2和+4，生成如SiO和SiO2等化合物，生成的一系列氢化物称为硅烷，还能形成金属硅化物，如Mg2Si。　　　纯度不高的单质硅可用金属镁或铝还原二氧化硅制得，但这是无定形硅。晶形硅则要在电弧炉内用碳还原二氧化硅制得，它可用来生产硅钢片。用作半导体的超

7、纯硅的制法则是先用纯度不高的硅与氯化氢和氯气的混合物作用，制取三氯氢硅，并用精馏法提纯。然后在还原炉内用纯氢将三氯氢硅还原，硅就沉积在用超纯硅制成的细芯上，这样制得的超纯硅称为多晶硅，把它放在单晶炉内，就可拉制成单晶硅，可用作半导体材料，它的来源丰富，价格便宜，大部分半导体材料都用硅。硅铁可作合金添加剂，及冶金中的还原剂和除气剂。-{硅}-（台湾、香港称-{矽}-）是一种化学元素，它的化学符号是Si，它的原子序数是14，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。性状结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学

8、性质非常稳定。在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。同素异形体有无定形硅和结晶硅。发现1822年，瑞典化学家白则里用金属钾还原四氟化硅，得到了单质硅。名称由来源自英文silica，意为“硅石”。分布硅主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中，约占地表岩石的四分之一，广泛存在于硅酸盐和硅石中。制备工业上，通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。化学反应方程式：S