硅(音归)SILICON,源自silex,意为“打火石”。
1823年发现,为世界上第二最丰富的元素──占地壳四分之一。砂石中含有的大量二氧化硅,也是玻璃和水泥的主要原料。
纯硅则用在电子元件上,譬如启动人造卫星一切仪器的太阳电池,便用得上它。
硅在地壳中的丰度为27.7%,在所有的元素中居第二位,地壳中含量最多的元素氧和硅结合形成的二氧化硅SiO2,占地壳总质量的87%。硅以大量的硅酸盐矿和石英矿存在于自然界中。
如果说碳是组成生物界的主要元素,那么,硅就是构成地球上矿物界的主要元素。
我们脚下的泥土、石头和沙子,我们使用的砖、瓦、水泥、玻璃和陶瓷等等,这些我们在日常生活中经常遇到的物质,都是硅的化合物。硅,真是遍布世界,俯拾即是的元素。
由于硅易于与氧结合,自然界中没有游离态的硅存在。
硅有晶态和无定形两种同素异形体。晶态硅又分为单晶硅和多晶硅,它们均具有金刚石晶格,晶体硬而脆,具有金属光泽,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。晶态硅的熔点1410℃,沸点2355℃,密度2.32~2.34 g/cm3,莫氏硬度为7。
单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,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,则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。
多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅。
多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。也是太阳能电池片以及光伏发电的基础材料。
单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
无定形硅是一种黑灰色的粉末。
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