科普 | 半导体常用材料——硅的特性介绍

主要观点总结

本文主要介绍了硅的物理性质、化学性质、光学性质、力学性质以及电学特性。硅在半导体产业中占据重要地位，广泛应用于家电、工业器械、数码产品等领域。文章详细描述了硅的特性和其在半导体生产中的应用，以及硅的生产过程和高纯度单晶硅的获取方式。

关键观点总结

关键观点1: 硅的物理性质

硅是一种硬而脆的结晶固体，具有蓝灰色的光泽，熔点和沸点都很高。它在自然界中主要以化合物的形式存在。

关键观点2: 硅的化学性质

硅在常温下的化学性质十分稳定，但在高温下几乎可以与所有物质发生化学反应。它对于多数酸性物质相对稳定，但某些特定溶液可以腐蚀硅。

关键观点3: 硅的光学特性

硅在红外波段的折射率高，高纯硅在近红外波段几乎是透明的。随着掺杂浓度的变化，其光学性质也会发生变化。

关键观点4: 硅的力学特性

硅晶体硬度高，抗拉强度大，但在室温下没有延展性。随着温度的增加，硅的屈服应力逐渐降低，其脆性转变为塑性的温度约为750-800°C。

关键观点5: 硅的电学特性与半导体应用

高纯硅单晶导电性差，但掺杂其他元素（如硼或磷）后，可以形成P型硅和N型硅，提高导电性能。这些特性使得硅在半导体产业中有广泛应用。

文章预览

半导体广泛应用于家电、工业器械、数码产品等设备和领域中。在半导体生产过程中，硅（Si）是最常用的生产材料。 硅是地球上储备量第二的元素，仅次于氧，主要存在于土壤、岩石、天然水以及植物中。由于硅在自然界中主要以化合物形式存在，因此需要经过复杂的提纯过程才能得到可用于半导体制造的高纯度单晶硅。 ▲ 硅材料  | 图源网络 单晶是一种原子有序排列的结构和状态，这种排列的基本单位被称为晶格。硅晶格具有八个原子重复模式的金刚石立方晶体结构。每个硅原子通过四个键与相邻的四个硅原子结合。 ▲ 本征硅半导体结构示意  | ScienceFacts 1. 硅的物理特性 硅是一种脆而硬的结晶固体。具有蓝灰色的光泽。与元素周期表上邻近的元素相比，硅的化学活性相对较低。硅的符号是原子序数为14的Si。它的熔点和沸点都很高。在标准 ………………………………