單晶硅,英文,Monocrystallinesilicon。是硅的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質,是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%,甚至達到99.9999999%以上。用于制造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。
用途:單晶硅具有金剛石晶格,晶體硬而脆,具有金屬光澤,能導電,但導電率不及金屬,且隨著溫度升高而增加,具有半導體性質。單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成P型半導體,摻入微量的第VA族元素,形成N型,N型和P型半導體結合在一起,就可做成太陽能電池,將輻射能轉變?yōu)殡娔堋?/p>
各種晶體材料,特別是以單晶硅為代表的高科技附加值材料及其相關高技術產業(yè)的發(fā)展,成為當代信息技術產業(yè)的支柱,并使信息產業(yè)成為全球經濟發(fā)展中增長快的先導產業(yè)。單晶硅作為一種極具潛能,亟待開發(fā)利用的高科技資源,正引起越來越多的關注和重視。
與此同時,鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加,世界上許多國家正掀起開發(fā)利用太陽能的熱潮并成為各國制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容。
在跨入21世紀門檻后,世界大多數(shù)國家踴躍參與以至在全球范圍掀起了太陽能開發(fā)利用的“綠色能源熱”,各國相繼研發(fā)太陽能光伏系統(tǒng),把太陽能發(fā)電終端,所產生的電能輸送到電網,用電網使用。一個廣泛的大規(guī)模的利用太陽能的時代正在來臨,太陽能級單晶硅產品也將因此受世人矚目。
多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質方面。例如,在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面,遠不如單晶硅明顯;在電學性質方面,多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著,甚至于幾乎沒有導電性。在化學活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別,但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電阻率等。多晶硅是生產單晶硅的直接原料,是當代人工智能、自動控制、信息處理、光電轉換等半導體器件的電子信息基礎材料。
多晶硅的生產技術主要為改良西門子法和硅烷法。西門子法通過氣相沉積的方式生產柱狀多晶硅,為了提高原料利用率和環(huán)境友好,在前者的基礎上采用了閉環(huán)式生產工藝即改良西門子法。該工藝將工業(yè)硅粉與HCl反應,加工成SiHCl3 ,再讓SiHCl3在H2氣氛的還原爐中還原沉積得到多晶硅。還原爐排出的尾氣H2、SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2 和HCl經過分離后再循環(huán)利用。硅烷法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中,使硅烷裂解并在晶種上沉積,從而得到顆粒狀多晶硅。改良西門子法和硅烷法主要生產電子級晶體硅,也可以生產太陽能級多晶硅。
硅片,是制作集成電路的重要材料,通過對硅片進行光刻、離子注入等手段,可以制成各種半導體器件。
用硅片制成的芯片有著驚人的運算能力??茖W技術的發(fā)展不斷推動著半導體的發(fā)展。自動化和計算機等技術發(fā)展,使硅片(集成電路)這種高技術產品的造價已降到十分低廉的程度。這使得硅片已廣泛應用于航空航天、工業(yè)、農業(yè)和國防,甚至悄悄進入每一個家庭。