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| 硅材料 |
重要的半導體材料，化學元素符號Si，電子工業上使用的硅應具有高純度和優良的電學和機械等性能。硅是產量最大、應用最廣的半導體材料，它的產量和用量標誌着一個國家的電子工業水平。
簡介
在研究和生產中，硅材料與硅器件相互促進。在第二次世界大戰中，開始用硅製作雷達的高頻晶體檢波器。所用的硅純度很低又非單晶體。1950年制出第一隻硅晶體管，提高了人們製備優質硅單晶的興趣。1952年用直拉法(CZ)培育硅單晶成功。1953年又研究出無坩堝區域熔化法(FZ)，既可進行物理提純又能拉制單晶。1955年開始採用鋅還原四氯化硅法生產純硅，但不能滿足製造晶體管的要求。1956年研究成功氫還原三氯氫硅法。對硅中微量雜質又經過一段時間的探索後，氫還原三氯氫硅法成為一種主要的方法。到1960年，用這種方法進行工業生產已具規模。硅整流器與硅閘流管的問世促使硅材料的生產一躍而居半導體材料的首位。60年代硅外延生長單晶技術和硅平面工藝的出現，不但使硅晶體管制造技術趨於成熟，而且促使集成電路迅速發展。80年代初全世界多晶硅產量已達2500噸。硅還是有前途的太陽電池材料之一。用多晶硅製造太陽電池的技術已經成熟；無定形非晶硅膜的研究進展迅速；非晶硅太陽電池開始進入市場。
評價
硅是元素半導體。電活性雜質磷和硼在合格半導體和多晶硅中應分別低於0.4ppb和0.1ppb。拉制單晶時要摻入一定量的電活性雜質，以獲得所要求的導電類型和電阻率。重金屬銅、金、鐵等和非金屬碳都是極有害的雜質，它們的存在會使PN結性能變壞。硅中碳含量較高，低於1ppm者可認為是低碳單晶。碳含量超過3ppm時其有害作用已較顯著。硅中氧含量甚高。氧的存在有益也有害。直拉硅單晶氧含量在5～40ppm範圍內；區熔硅單晶氧含量可低於1ppm。硅具有優良的半導體電學性質。禁帶寬度適中，為1.12電子伏。載流子遷移率較高，電子遷移率為1350厘米2/伏·秒，空穴遷移率為480厘米2/伏·秒。本徵電阻率在室溫(300K)下高達2.3×105歐·厘米,摻雜後電阻率可控制在104～10-4 歐·厘米的寬廣範圍內，能滿足製造各種器件的需要。硅單晶的非平衡少數載流子壽命較長,在幾十微秒至1毫秒之間。 [1]