半導體的硅單晶屬於什麼結構

❶ 為什麼硅是半導體

硅是半導體的原因：
硅原子的核外電子第一層有2個電子，第二層有8個電子，達到穩定態。最外層有4個電子即為價電子，它對硅原子的導電性等方面起著主導作用。硅晶體中沒有明顯的自由電子，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。

簡介：
硅是一種化學元素，它的化學符號是Si，舊稱矽。原子序數14，相對原子質量28.0855，有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體，屬於元素周期表上第三周期，IVA族的類金屬元素。硅也是極為常見的一種元素，然而它極少以單質的形式在自然界出現，而是以復雜的硅酸鹽或二氧化硅的形式，廣泛存在於岩石、砂礫、塵土之中。硅在宇宙中的儲量排在第八位。在地殼中，它是第二豐富的元素，構成地殼總質量的26.4%，僅次於第一位的氧（49.4%）。
物理性質：
有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體。晶體硅為灰黑色，無定形硅為黑色，密度2.32-2.34克/立方厘米，熔點1410℃，沸點2355℃，晶體硅屬於原子晶體。不溶於水、硝酸和鹽酸，溶於氫氟酸和鹼液。硬而有金屬光澤。
晶胞類型：立方金剛石型；
晶胞參數：20℃下測得其晶胞參數a=0.543087nm；
顏色和外表： 深灰色、帶藍色調；
採用納米壓入法測得單晶硅（100）的E為140～150GPa；
電導率：硅的電導率與其溫度有很大關系，隨著溫度升高，電導率增大，在1480℃左右達到最大，而溫度超過1600℃後又隨溫度的升高而減小。
化學性質：
硅有明顯的非金屬特性，可以溶於鹼金屬氫氧化物溶液中，產生（偏）硅酸鹽和氫氣。
硅原子位於元素周期表第IV主族，它的原子序數為Z=14，核外有14個電子。電子在原子核外，按能級由低硅原子到高，由里到外，層層環繞，這稱為電子的殼層結構。硅原子的核外電子第一層有2個電子，第二層有8個電子，達到穩定態。最外層有4個電子即為價電子，它對硅原子的導電性等方面起著主導作用。
正因為硅原子有如此結構，所以有其一些特殊的性質：最外層的4個價電子讓硅原子處於亞穩定結構，這些價電子使硅原子相互之間以共價鍵結合，由於共價鍵比較結實，硅具有較高的熔點和密度；化學性質比較穩定，常溫下很難與其他物質（除氟化氫和鹼液以外）發生反應；硅晶體中沒有明顯的自由電子，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。
加熱下能同單質的鹵素、氮、碳等非金屬作用，也能同某些金屬如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶於一般無機酸中，可溶於鹼溶液中，並有氫氣放出，形成相應的鹼金屬硅酸鹽溶液，於赤熱溫度下，與水蒸氣能發生作用。
應用領域：
1、高純的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型硅半導體；摻入微量的第VA族元素，形成n型半導體。p型半導體和n型半導體結合在一起形成p-n結，就可做成太陽能電池，將輻射能轉變為電能。在開發能源方面是一種很有前途的材料。另外廣泛應用的二極體、三極體、晶閘管、場效應管和各種集成電路（包括人們計算機內的晶元和CPU）都是用硅做的原材料。
2、金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結，製成金屬陶瓷復合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優點，又彌補了兩者的先天缺陷。可應用於軍事武器的製造。第一架太空梭「哥倫比亞號」能抵擋住高速穿行稠密大氣時摩擦產生的高溫，全靠它那三萬一千塊硅瓦拼砌成的外殼。
3、光導纖維通信，最新的現代通信手段。用純二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纖維。激光可在玻璃纖維的通路里，發生無數次全反射而向前傳輸，代替了笨重的電纜。光纖通信容量高，一根頭發絲那麼細的玻璃纖維，可以同時傳輸256路電話；而且它還不受電、磁的干擾，不怕竊聽，具有高度的保密性。光纖通信將會使21世紀人類的生活發生革命性巨變。
4、性能優異的硅有機化合物。例如有機硅塑料是極好的防水塗布材料。在地下鐵道四壁噴塗有機硅，可以一勞永逸地解決滲水問題。在古文物、雕塑的外表，塗一層薄薄的有機硅塑料，可以防止青苔滋生，抵擋風吹雨淋和風化。天安門廣場上的人民英雄紀念碑，便是經過有機硅塑料處理表面的，因此永遠潔白、清新。
5、由於有機硅獨特的結構，兼備了無機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質，並具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性，廣泛應用於航空航天、電子電氣、建築、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫療等行業，其中有機硅主要應用於密封、粘合、潤滑、塗層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機硅數量和品種的持續增長，應用領域不斷拓寬，形成化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系，許多品種是其他化學品無法替代而又必不可少的。
6、硅可以提高植物莖稈的硬度，增加害蟲取食和消化的難度。盡管硅元素在植物生長發育中不是必需元素，但它也是植物抵禦逆境、調節植物與其他生物之間相互關系所必需的化學元素。

❷ 硅的化學結構式是什麼

硅的化學結構式 是金剛石結構模型
兩個Si共用一個電子對 形成共價鍵版
所以 有4個共價鍵 是正四面體
石墨的結構權 相當與一張一張的紙疊成的 並且每層還有一定的距離

所以石墨和硅的結構式是不一樣的 當然都是si元素
瀝青:主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青
只有天然瀝青
可以生成含硅的物質

❸ 硅的結構

Si的結構和金剛石一樣，都是Si原子間形成正四面體結構，即一個Si原子在中央，四周四個版Si原子組成正四面體的四個頂權點。此結構無限延伸即為晶體Si。
SiO2的結構和Si非常像，只是把四個頂點的Si原子換成O原子即可。

❹ 單晶硅是什麼

單晶硅是硅的單晶體。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。用於製造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。

(4)半導體的硅單晶屬於什麼結構擴展閱讀：

主要用途

單晶硅主要用於製作半導體元件。

用途： 是製造半導體硅器件的原料，用於制大功率整流器、大功率晶體管、二極體、開關器件等

熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。

單晶硅的製法通常是先制的多晶硅或無定形硅，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。

單晶硅棒是生產單晶矽片的原材料，隨著國內和國際市場對單晶矽片需求量的快速增加，單晶硅棒的市場需求也呈快速增長的趨勢。

單晶硅圓片按其直徑分為6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直徑越大的圓片，所能刻制的集成電路越多，晶元的成本也就越低。但大尺寸晶片對材料和技術的要求也越高。

單晶硅按晶體伸長方法的不同，分為直拉法（CZ）、區熔法（FZ）和外延法。直拉法、區熔法伸長單晶硅棒材，外延法伸長單晶硅薄膜。直拉法伸長的單晶硅主要用於半導體集成電路、二極體、外延片襯底、太陽能電池。晶體直徑可控制在Φ3~8英寸。

區熔法單晶主要用於高壓大功率可控整流器件領域，廣泛用於大功率輸變電、電力機車、整流、變頻、機電一體化、節能燈、電視機等系列產品。晶體直徑可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用於集成電路領域。

❺ 為什麼硅是半導體

1。硅是不導電的，所以不是導體！
2。硅在有意識的參雜後可以導電，硅的色澤等方面類似於金屬；是一種類似金屬而又不是金屬的物體！
硅叫半導體材料，硅形成二極體，三極體等才叫半導體！

❻ 硅材料的性質是什麼

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，提高了人們制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，不但使硅晶體管製造技術趨於成熟，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。

化學成分
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范圍內;區熔硅單晶氧含量可低於1ppm。

硅的性質
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·厘米的寬廣范圍內，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。

熱導率較大。化學性質穩定，又易於形成穩定的熱氧化膜。在平面型硅器件製造中可以用氧化膜實現PN結表面鈍化和保護，還可以形成金屬-氧化物-半導體結構,製造MOS場效應晶體管和集成電路。上述性質使PN結具有良好特性，使硅器件具有耐高壓、反向漏電流小、效率高、使用壽命長、可靠性好、熱傳導好，並能在200高溫下運行等優點。

❼ 單晶硅是屬於什麼類型的晶體

單晶硅 dānjīngguī：硅的一種，是重要的半導體材料。

單晶硅，英文，Monocrystallinesilicon。是硅的單晶體回。具有基本完整的點答陣結構的晶體。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。用於製造半導體器件、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，將輻射能轉變為電能。
單晶硅是製造半導體硅器件的原料，用於制大功率整流器、大功率晶體管、二極體、開關器件等。在開發能源方面是一種很有前途的材料。
單晶硅按晶體生長方法的不同，分為直拉法（CZ）、區熔法（FZ）和外延法。直拉法、區熔法生長單晶硅棒材，外延法生長單晶硅薄膜。直拉法生長的單晶硅主要用於半導體集成電路、二極體、外延片襯底、太陽能電池。

❽ 硅的結構怎樣保證了它的半導體性質

硅不是電子的導體，因為在硅中，由3s和3p原子軌道組成的成鍵分子軌道能帶和回等量反鍵分子答軌道能帶在能量上有很大的差距。在含有N個原子的晶體中有4N個分子軌道，其中有2N個成鍵軌道。4N個價電子將填充到2N個成鍵軌道中；而金屬的導電性要求能帶不能被充滿。
硅是一種半導體， 單晶硅本身不導電的，要摻雜，要摻雜P或者B，形成空穴，得到N型或者P型半導體。 它摻雜後主要形成兩種半導體結構：
P型半導體：在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，形成P型半導體。在P型半導體中，空穴多於自由電子。N型半導體：在純凈的硅晶體中摻入Ⅴ族元素（如磷、砷、銻等），使之取代晶格中硅原子的位置，形成了N型半導體。這類雜質提供了帶負電（Negative）的電子載流子，稱他們為施主雜質或n型雜質。在N型半導體中，自由電子多於空穴。

❾ 半導體常見的晶體結構

一、導體
1、導體原子結構

銅是良導體，其原子結構見圖1，第一層個電子，第二層8個電子，第三層18個電子，最外層只有一個電子。

圖1：銅原子結構圖

2、價帶與核心

原子的最外層電子軌道稱為價帶軌道，他決定著原子的電特性，銅原子內部簡化見圖2，叫做核心。

圖2：通原子的核心

3、自由電子

原子核心與價電子之間的吸引力很小，外力非常容易使這個電子脫離銅原子，這就是價電子經常稱為自由電子的原子的原因，也是銅成為良導體的原因，外加微小的電壓，自由電子就在電場的作用下形成定向移動，也就是形成電流。最好的導體是銅、銀、金，他們都可以用圖2的核心圖表示。

二、半導體
最好的導體都有一個價電子，最好的絕緣體都有8個價電子，半導體介於導體和半導體之間，最好的半導體都有4個價電子。

1、鍺半導體

早期半導體元器件使用的唯一原材料，但是鍺半導體存著致命的缺陷，反向電流過大，後來硅半導體的實用化，大部分器件開始使用硅製造！鍺應用的很少了。

2、硅半導體

硅是地球上除氧外含量最豐富的元素，早期硅的提純技術制約了硅的應用，提純技術突破後，硅成為半導體的首要材料，硅的原子結構和核心見圖3和圖4。

圖3：硅原子結構圖

圖4：硅原子核心

三、硅晶體
硅原子結合成固體時，他們排列具有規律性，稱為硅晶體。

1、共價鍵

硅晶體中的的共價鍵，見圖5。

圖5：硅晶體中的共價鍵

2、價帶飽和

每個硅原子價帶軌道中都有8個電子，8個電子的穩定結構使硅形成穩定的固體，沒有人知道為什麼原子的最外層軌道為什麼都趨向於8個電子，如果一個元素最外層沒有8個電子，那麼這個元素就與其它元素結合共享電子，以使最外層達到8個電子。

3、空穴

在一定的溫度下，硅晶體形成一個自由電子的同時會產生一個空穴，即空穴和電子成對出現。

圖6：自由電子和空穴

4、復合與壽命

純凈的硅中，電子和空穴會結合，導致電子和空穴的消失，稱為復合，一定條件下，產生的電子和空穴與復合的速度是平衡的，也就是電子和空穴的濃度保持一個穩定的水平。

四、本徵半導體
本徵半導體是指純凈半導體，如果晶體中每個原子都是硅原子就稱為硅本徵半導體。

1、自由電子的流動

假設本徵半導體中只有一個空穴和電子，圖7中電子在正極的吸引下，負極電場的排斥下，從右側向左側運動，形成電子的流動。

圖7：

❿ 【化學--物質結構與性質】半導體材料種類繁多，大規模集成電路的製造都是以硅單晶材料為主的，但IIIA-VA

（1）根據分子之間的作用力對物質性質的影響可知，氨分子之間有氫鍵，分子間作用力大，所以NH₃的沸點比PH₃的高，AsH₃的相對分子質量大於PH₃，所以AsH₃的分子間作用力也大於PH₃，所以沸點也高於PH₃，
故答案為：NH₃分子之間有氫鍵，分子間作用力大，AsH₃的相對分子質量大於PH₃，所以AsH₃的分子間范德華力也大於PH₃；
（2）PO₄^3-中心原子為P，其中σ鍵電子對數為4，中心原子孤電子對數為

1

2

（5+3-4×2）=0，PO₄^3-價層電子對對數為4+0=4，故立體構型為正四面體；原子總數相同，價電子總數相同的分子稱為等電子體．PO₄^3-中含有5個原子，32個價電子，所以與其互為等電子體的一種分子為四氯化碳，
故答案為：正四面體形；CCl₄；
（3）根據圖可以看出，每個As與4個Ga以單鍵相連，每個Ga也與4個As以單鍵相連，而As最外層有5個電、Ga最外層有3個電子，只能形成三對共用電子對，它們之間有四個共價鍵，所以有一個配位鍵，As與Ga之間存在的單鍵是極性共價鍵，是σ鍵，
故答案為BEG；
（4）根據圖2的分子結構可知，分子內含有6個氧原子，4個砷原子，化學式為As₄O₆，每個As原子形成3個共價鍵，又因為中心原子還有1對孤對電子，所以採用的是sp³雜化，
故答案為：As₄O₆；sp³；
（5）銻（Sb）是51號元素，位於第五周期第ⅤA族，價電子數為5，所以價電子排布式為5s²5p³，
故答案為：5s²5p³．