1 / 18 说 说 咱 的 “硅”东西(一) 地球里的 硅 硅,在元素周期表中的序号是 14,相对原子量为 28。常温下是固体,熔点是 1410~1414 度,沸点则高得很,要 2355 度,摄氏哦。 许多人都知道,硅在地壳中的含量,仅次于氧。如果大家同意氧不能算作矿物质的话,那么,硅就是地壳中含量最丰富的矿物质,它在地壳中的丰度达到 27.7%!也就是说,由一百多种元素组成的地壳,硅占了四分之一还多! 硅在地壳中,主要以各种各样的氧化物和硅酸盐形式存在。最常见的氧化物是石英,成分是二氧化硅,水晶是石英的一种特殊存在形式。此外,云母、石棉、石榴石等,都是硅酸盐。 硅第一次被分离成单质,是在 1823 年,由瑞典化学家贝采乌里斯用金属钾和氟化硅还原得到的。而纯净的硅元素结晶,则据说是由法国的无机化学家德维尔在 1854 年制取的。 现在,一般得到硅是用石英和碳在高温下还原来进行的。不过,这样得到的硅通常称为金属硅,国内也叫工业硅。因为硅由于呈蓝灰色且带有金属光泽,起初被认为是金属。后来,才知道硅是半导体。被误认为是金属的原因是由于金属硅的导电性,这是由于硅里所带有的金属杂质引起的,因为里面含有不少的铁、铝、钙等金属元素,造成了金属硅的导电性。 在二次大战期间,作为雷达电波的探测器,开始对硅整流器进行了深入的研究。也是那个时候,才弄清了硅原来是半导体,从此,确定了今天电子时代与信息时代的基础。 半导体里的 硅 知道了硅是半导体后,人们开始利用硅来制作各种器件。硅器件需要很纯的晶体硅,晶体硅的提纯技术经过了不少周折,形成了现在的 CZ 直拉单晶法和悬浮区熔法。目前,可以得到纯度为 12N(99.9999999999%)的硅材料,但通常,只要能够到 10N,就可以满足大部分集成电路的需要了。 如果硅的纯度不够,做不了半导体器件,不过完全的纯硅虽然是半导体,但因为载流子浓度太低,所以也没有什么实际作用。真正半导体的重要性质,就是一旦掺杂有施主(N 型)或受主杂质(P 型)后,载流子的数量急剧增多,才能具备能够被人们使用的半导体的特性。所以,人们在制备了很纯的硅材料后,还要进行掺杂,似乎是吃饱了撑的,但是,因为材料对杂质的纯度要求也很高,因此,这样做还是必要的。 硅是 IV 族元素,外层有四个电子,所以,外层有五个电子的 V 族元素就被称为施主元素,因为多余的那个好象是做善事一样可以共大家使用,产生导电性。而外层只有三个电子的 III ...