半导体的硅单晶属于什么结构

❶ 为什么硅是半导体

硅是半导体的原因：
硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。

简介：
硅是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.0855，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上第三周期，IVA族的类金属元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的26.4%，仅次于第一位的氧（49.4%）。
物理性质：
有无定形硅和晶体硅两种同素异形体。晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密度2.32-2.34克/立方厘米，熔点1410℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体。不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。硬而有金属光泽。
晶胞类型：立方金刚石型；
晶胞参数：20℃下测得其晶胞参数a=0.543087nm；
颜色和外表： 深灰色、带蓝色调；
采用纳米压入法测得单晶硅（100）的E为140～150GPa；
电导率：硅的电导率与其温度有很大关系，随着温度升高，电导率增大，在1480℃左右达到最大，而温度超过1600℃后又随温度的升高而减小。
化学性质：
硅有明显的非金属特性，可以溶于碱金属氢氧化物溶液中，产生（偏）硅酸盐和氢气。
硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。电子在原子核外，按能级由低硅原子到高，由里到外，层层环绕，这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。
正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。
加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。
应用领域：
1、高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型半导体。p型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路（包括人们计算机内的芯片和CPU）都是用硅做的原材料。
2、金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。可应用于军事武器的制造。第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。
3、光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纤维。激光可在玻璃纤维的通路里，发生无数次全反射而向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话；而且它还不受电、磁的干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。光纤通信将会使21世纪人类的生活发生革命性巨变。
4、性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表，涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。天安门广场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁白、清新。
5、由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。
6、硅可以提高植物茎秆的硬度，增加害虫取食和消化的难度。尽管硅元素在植物生长发育中不是必需元素，但它也是植物抵御逆境、调节植物与其他生物之间相互关系所必需的化学元素。

❷ 硅的化学结构式是什么

硅的化学结构式 是金刚石结构模型
两个Si共用一个电子对 形成共价键版
所以 有4个共价键 是正四面体
石墨的结构权 相当与一张一张的纸叠成的 并且每层还有一定的距离

所以石墨和硅的结构式是不一样的 当然都是si元素
沥青:主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青
只有天然沥青
可以生成含硅的物质

❸ 硅的结构

Si的结构和金刚石一样，都是Si原子间形成正四面体结构，即一个Si原子在中央，四周四个版Si原子组成正四面体的四个顶权点。此结构无限延伸即为晶体Si。
SiO2的结构和Si非常像，只是把四个顶点的Si原子换成O原子即可。

❹ 单晶硅是什么

单晶硅是硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

(4)半导体的硅单晶属于什么结构扩展阅读：

主要用途

单晶硅主要用于制作半导体元件。

用途： 是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等

熔融的单质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。

单晶硅的制法通常是先制的多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。

单晶硅棒是生产单晶硅片的原材料，随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加，单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。

单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直径越大的圆片，所能刻制的集成电路越多，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。

单晶硅按晶体伸长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。直拉法、区熔法伸长单晶硅棒材，外延法伸长单晶硅薄膜。直拉法伸长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。晶体直径可控制在Φ3~8英寸。

区熔法单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域，广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。晶体直径可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成电路领域。

❺ 为什么硅是半导体

1。硅是不导电的，所以不是导体！
2。硅在有意识的参杂后可以导电，硅的色泽等方面类似于金属；是一种类似金属而又不是金属的物体！
硅叫半导体材料，硅形成二极管，三极管等才叫半导体！

❻ 硅材料的性质是什么

在研究和生产中，硅材料与硅器件相互促进。在第二次世界大战中，开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。所用的硅纯度很低又非单晶体。1950年制出第一只硅晶体管，提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。1952年用直拉法(CZ)培育硅单晶成功。1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ)，既可进行物理提纯又能拉制单晶。1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅，但不能满足制造晶体管的要求。

1956年研究成功氢还原三氯氢硅法。对硅中微量杂质又经过一段时间的探索后，氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。到1960年，用这种方法进行工业生产已具规模。硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的首位。60年代硅外延生长单晶技术和硅平面工艺的出现，不但使硅晶体管制造技术趋于成熟，而且促使集成电路迅速发展。80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。硅还是有前途的太阳电池材料之一。用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟;无定形非晶硅膜的研究进展迅速;非晶硅太阳电池开始进入市场。

化学成分
硅是元素半导体。电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。拉制单晶时要掺入一定量的电活性杂质，以获得所要求的导电类型和电阻率。重金属铜、金、铁等和非金属碳都是极有害的杂质，它们的存在会使PN结性能变坏。硅中碳含量较高，低于1ppm者可认为是低碳单晶。碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。硅中氧含量甚高。氧的存在有益也有害。直拉硅单晶氧含量在5~40ppm范围内;区熔硅单晶氧含量可低于1ppm。

硅的性质
硅具有优良的半导体电学性质。禁带宽度适中，为1.12电子伏。载流子迁移率较高，电子迁移率为1350厘米2/伏·秒，空穴迁移率为480厘米2/伏·秒。本征电阻率在室温(300K)下高达2.3×105欧·厘米,掺杂后电阻率可控制在104~10-4 欧·厘米的宽广范围内，能满足制造各种器件的需要。硅单晶的非平衡少数载流子寿命较长,在几十微秒至1毫秒之间。

热导率较大。化学性质稳定，又易于形成稳定的热氧化膜。在平面型硅器件制造中可以用氧化膜实现PN结表面钝化和保护，还可以形成金属-氧化物-半导体结构,制造MOS场效应晶体管和集成电路。上述性质使PN结具有良好特性，使硅器件具有耐高压、反向漏电流小、效率高、使用寿命长、可靠性好、热传导好，并能在200高温下运行等优点。

❼ 单晶硅是属于什么类型的晶体

单晶硅 dānjīngguī：硅的一种，是重要的半导体材料。

单晶硅，英文，Monocrystallinesilicon。是硅的单晶体回。具有基本完整的点答阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

用途：单晶硅具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，且随着温度升高而增加，具有半导体性质。单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成P型半导体，掺入微量的第VA族元素，形成N型，N型和P型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。
单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。在开发能源方面是一种很有前途的材料。
单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材，外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。

❽ 硅的结构怎样保证了它的半导体性质

硅不是电子的导体，因为在硅中，由3s和3p原子轨道组成的成键分子轨道能带和回等量反键分子答轨道能带在能量上有很大的差距。在含有N个原子的晶体中有4N个分子轨道，其中有2N个成键轨道。4N个价电子将填充到2N个成键轨道中；而金属的导电性要求能带不能被充满。
硅是一种半导体， 单晶硅本身不导电的，要掺杂，要掺杂P或者B，形成空穴，得到N型或者P型半导体。 它掺杂后主要形成两种半导体结构：
P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，形成P型半导体。在P型半导体中，空穴多于自由电子。N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入Ⅴ族元素（如磷、砷、锑等），使之取代晶格中硅原子的位置，形成了N型半导体。这类杂质提供了带负电（Negative）的电子载流子，称他们为施主杂质或n型杂质。在N型半导体中，自由电子多于空穴。

❾ 半导体常见的晶体结构

一、导体
1、导体原子结构

铜是良导体，其原子结构见图1，第一层个电子，第二层8个电子，第三层18个电子，最外层只有一个电子。

图1：铜原子结构图

2、价带与核心

原子的最外层电子轨道称为价带轨道，他决定着原子的电特性，铜原子内部简化见图2，叫做核心。

图2：通原子的核心

3、自由电子

原子核心与价电子之间的吸引力很小，外力非常容易使这个电子脱离铜原子，这就是价电子经常称为自由电子的原子的原因，也是铜成为良导体的原因，外加微小的电压，自由电子就在电场的作用下形成定向移动，也就是形成电流。最好的导体是铜、银、金，他们都可以用图2的核心图表示。

二、半导体
最好的导体都有一个价电子，最好的绝缘体都有8个价电子，半导体介于导体和半导体之间，最好的半导体都有4个价电子。

1、锗半导体

早期半导体元器件使用的唯一原材料，但是锗半导体存着致命的缺陷，反向电流过大，后来硅半导体的实用化，大部分器件开始使用硅制造！锗应用的很少了。

2、硅半导体

硅是地球上除氧外含量最丰富的元素，早期硅的提纯技术制约了硅的应用，提纯技术突破后，硅成为半导体的首要材料，硅的原子结构和核心见图3和图4。

图3：硅原子结构图

图4：硅原子核心

三、硅晶体
硅原子结合成固体时，他们排列具有规律性，称为硅晶体。

1、共价键

硅晶体中的的共价键，见图5。

图5：硅晶体中的共价键

2、价带饱和

每个硅原子价带轨道中都有8个电子，8个电子的稳定结构使硅形成稳定的固体，没有人知道为什么原子的最外层轨道为什么都趋向于8个电子，如果一个元素最外层没有8个电子，那么这个元素就与其它元素结合共享电子，以使最外层达到8个电子。

3、空穴

在一定的温度下，硅晶体形成一个自由电子的同时会产生一个空穴，即空穴和电子成对出现。

图6：自由电子和空穴

4、复合与寿命

纯净的硅中，电子和空穴会结合，导致电子和空穴的消失，称为复合，一定条件下，产生的电子和空穴与复合的速度是平衡的，也就是电子和空穴的浓度保持一个稳定的水平。

四、本征半导体
本征半导体是指纯净半导体，如果晶体中每个原子都是硅原子就称为硅本征半导体。

1、自由电子的流动

假设本征半导体中只有一个空穴和电子，图7中电子在正极的吸引下，负极电场的排斥下，从右侧向左侧运动，形成电子的流动。

图7：

❿ 【化学--物质结构与性质】半导体材料种类繁多，大规模集成电路的制造都是以硅单晶材料为主的，但IIIA-VA

（1）根据分子之间的作用力对物质性质的影响可知，氨分子之间有氢键，分子间作用力大，所以NH₃的沸点比PH₃的高，AsH₃的相对分子质量大于PH₃，所以AsH₃的分子间作用力也大于PH₃，所以沸点也高于PH₃，
故答案为：NH₃分子之间有氢键，分子间作用力大，AsH₃的相对分子质量大于PH₃，所以AsH₃的分子间范德华力也大于PH₃；
（2）PO₄^3-中心原子为P，其中σ键电子对数为4，中心原子孤电子对数为

1

2

（5+3-4×2）=0，PO₄^3-价层电子对对数为4+0=4，故立体构型为正四面体；原子总数相同，价电子总数相同的分子称为等电子体．PO₄^3-中含有5个原子，32个价电子，所以与其互为等电子体的一种分子为四氯化碳，
故答案为：正四面体形；CCl₄；
（3）根据图可以看出，每个As与4个Ga以单键相连，每个Ga也与4个As以单键相连，而As最外层有5个电、Ga最外层有3个电子，只能形成三对共用电子对，它们之间有四个共价键，所以有一个配位键，As与Ga之间存在的单键是极性共价键，是σ键，
故答案为BEG；
（4）根据图2的分子结构可知，分子内含有6个氧原子，4个砷原子，化学式为As₄O₆，每个As原子形成3个共价键，又因为中心原子还有1对孤对电子，所以采用的是sp³杂化，
故答案为：As₄O₆；sp³；
（5）锑（Sb）是51号元素，位于第五周期第ⅤA族，价电子数为5，所以价电子排布式为5s²5p³，
故答案为：5s²5p³．