硅是一种化学元素，英文名称Silicon，化学符号是Si，旧称矽，原子序数14，相对原子质量28.0855，密度2.4g/cm³，熔点1414℃，沸点2355℃，元素周期表上IVA族的类金属素。硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体，晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。硅在自然界中分布极广，一般很少以单质的形式出现，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，地壳中约含27.6%，是地壳中仅次于氧的第二丰富元素。主要用来制作高纯半导体、耐高温材料、光导纤维通信材料、有机硅化合物、合金等，被广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、能源、化工、纺织、食品、轻工、医疗、农业等行业。

硅的分类

按纯度可分为：工业硅、太阳能级硅、电子级硅。

按掺杂类型分为：本征硅、P型硅、N型硅。

按晶体类型分为：单晶硅、多晶硅、非晶硅。

晶态硅与非晶态硅的结构

硅按照晶体形态分为晶态和非晶态两种，晶态硅又分为单晶硅和多晶硅，不同形态的硅材料具备不同的结构。

（1）单晶硅的结构

单晶硅即硅的单晶体，具有基本完整的点阵结构晶体，不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导体材料。用于制造半导体器件，太阳能电池等。是采用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成的。熔融的单晶硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。单晶硅具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，但导电率不及金属，随着温度增加，具有半导体性质。如图7-6所示

（2）多晶硅的结构

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石 晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

多晶硅具有灰色金属光泽，熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。在高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。

（3）非晶硅的结构

非晶硅又称无定形硅。单质硅的一种形态。棕黑色或灰黑色的微晶体，不具有完整的金刚石晶胞，纯度不高。熔点、密度和硬度也明显低于晶体硅。

非晶硅的用途很多，可以制成非晶硅场效应晶体管；用于液晶显示器件、集成式a—Si倒相器、集成式图象传感器、以及双稳态多谐振荡器等器件中作为非线性器件；利用非晶硅膜可以制成各种光敏、位敏、力敏、热敏等传感器；利用非晶硅膜制做静电复印感光膜，不仅复印速率会大大提高，而且图象清晰，使用寿命长；等等。目前非晶硅的应用正在日新月异地发展着，可以相信，在不久的将来，还会有更多的新器件产生。

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