硅及硅中的杂质

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 ...