第一章 硅的基本性质 1 第一章 硅的基本性质 硅属元素周期表第三周期Ⅳ A族，原子序数l4，原子量28．085。硅原子的电子排布为1s22s22p63s23p2，原子价主要为4价，其次为2价，因而硅的化合物有二价化合物和四价化合物，四价化合物比较稳定。地球上硅的丰度为25．8％。硅在自然界的同位素及其所占的比例分别为：28Si为92．23％，29Si为4．67％，30Si为3．10％。硅晶体中原子以共价键结合，并具有正四面体晶体学特征。在常压下，硅晶体具有金刚石型结构，晶格常数a=0．5430nm，加压至l5GPa，则变为面心立方型，a=0．6636nm。 硅是最重要的元素半导体，是电子工业的基础材料，它的许多重要的物理化学性质，如表1．1 所示。 表1．1 硅的物理化学性质(300K)[4，6] 性 质 符号 单位 硅(Si) 原子序数 原子量或分子量 原子密度或分子密度 晶体结构 品格常数 熔 点 熔化热 蒸发热 比热 热导率(固／液) 线胀系数 沸点 密度(固／液) 临界温度 临界压强 硬度(摩氏／努氏) 弹性常数 表面张力 延展性 折射率 体积压缩系数 Z M a Tm L cP K ρ Tc Pc γ n 个／cm3① A ℃ kJ／g kJ／g J／(g·K) W／(m·K) 1／K ℃ g／cm3 ℃ MPa N／cm mN／m m2／N 14 28.085 5.00× 1022 金刚石型 5.43 1420 1.8 16(熔点) 0.7 150(300K)／46.84(熔点) 2.6× 10-6 2355 2.329／2.533 4886 53.6 6.5／950 C11：16.704× 106 C12：6.523 × 106 C44：7.957× 106 736(熔点) 脆性 3.87 0.98× l0-11 ①本书中关于分子、原子、离子密度、浓度的单位简写为cm-3或cm-2。第一章 硅的基本性质 2 续表 性 质 符号 单位 硅(Si) 磁化率 德拜温度 介电常数 本征载流子浓度 本征电阻率 电子迁移率 空穴迁移率 电子有效质量 空穴有效质量 电子扩散系数 空穴扩散系数 禁带宽度(25℃) 导带有效态密度 价带有效态密度 器件最高工作温度 χ θD ε0 ni ρi μn μp mn﹡ mp﹡ Dn Dp Eg(△We) Nc Nv 厘米-克-秒电磁制 K 个／cm3 Ω·cm cm2／(V·s) cm2／(V·s) g g cm2／s cm2／s eV cm-3 cm-3 ℃ -0.13× 10-6 650 11.9 1.5× 1010 2.3× l05 1350 480 mn﹡‖= 0.92m0 mn﹡⊥= 0.19m0 (1.26K) mh﹡p = 0.59m0 ml﹡p = 0.16m0 (4K) 34.6 12.3 1.11 2.8× 1019 1.04× 1019 250 1．1 硅的基本物理和化学性质 1...
