晶硅、多晶硅、有機硅

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1、硅是地殼中賦存最高的固態(tài)元素,其含量為地殼的四分之一,但在自然界不存在單體硅,多呈氧化物或硅酸鹽狀態(tài)。硅的原子價主要為4價,其次為2價;在常溫下它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不溶于單一的強酸,易溶于堿;在高溫下化學(xué)性質(zhì)活潑,能與許多元素化合。硅材料資源豐富,又是無毒的單質(zhì)半導(dǎo)體材料,較易制作大直徑無位錯低微缺陷單晶。晶體力學(xué)性能優(yōu)越,易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,仍將成為半導(dǎo)體的主體材料。多晶硅材料是以工業(yè)硅為原料經(jīng)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)提純后達到一定純度的電子材料,是硅產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中的一個極為重要的中間產(chǎn)品,是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料,是信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的原材料。硅硅guī(

2、臺灣、香港稱矽xī)是一種化學(xué)元素,它的化學(xué)符號是Si,舊稱矽。原子序數(shù)14,相對原子質(zhì)量28.09,有無定形和晶體兩種同素異形體,同素異形體有無定形硅和結(jié)晶硅。屬于元素周期表上IVA族的類金屬元素。晶體結(jié)構(gòu):晶胞為面心立方晶胞。硅(矽)原子體積:(立方厘米/摩爾)12.1元素在太陽中的含量:(ppm)900元素在海水中的含量:(ppm)太平洋表面0.03地殼中含量:(ppm)277100氧化態(tài):MainSi+2,Si+4Other化學(xué)鍵能:(kJ/mol)Si-H326Si-C301Si-O486Si-F582Si-Cl391Si-Si226熱導(dǎo)率:W/(m·K)149晶胞參數(shù)

3、:a=543.09pmb=543.09pmc=543.09pmα=90°β=90°γ=90°莫氏硬度:6.5聲音在其中的傳播速率:(m/S)8433電離能(kJ/mol)M-M+786.5M+-M2+1577.1M2+-M3+3231.4M3+-M4+4355.5M4+-M5+16091M5+-M6+19784M6+-M7+23786M7+-M8+29252M8+-M9+33876M9+-M10+38732晶體硅為鋼灰色,無定形硅為黑色,密度2.4克/立方厘米,熔點1420℃,沸點2355℃,晶體硅屬于原子晶體,硬而有光澤,有半導(dǎo)體性質(zhì)。硅的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,在高溫下能與氧氣等多

4、種元素化合,不溶于水、硝酸和鹽酸,溶于氫氟酸和堿液,用于造制合金如硅鐵、硅鋼等,單晶硅是一種重要的半導(dǎo)體材料,用于制造大功率晶體管、整流器、太陽能電池等。硅在自然界分布極廣,地殼中約含27.6%,結(jié)晶型的硅是暗黑藍色的,很脆,是典型的半導(dǎo)體?;瘜W(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在常溫下,除氟化氫以外,很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。硅的用途:①高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)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(dǎo)體;摻入微量的第VA族元素,形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起,就可做成太陽能電池,將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。另外廣泛應(yīng)用的二極管、三極管、晶閘管和各種集成

5、電路(包括我們計算機內(nèi)的芯片和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(jié),制成金屬陶瓷復(fù)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(yōu)點,又彌補了兩者的先天缺陷??蓱?yīng)用于軍事武器的制造第一架航天飛機“哥倫比亞號”能抵擋住高速穿行稠密大氣時摩擦產(chǎn)生的高溫,全靠它那三萬一千塊硅瓦拼砌成的外殼。③光導(dǎo)纖維通信,最新的現(xiàn)代通信手段。用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維,激光在玻璃纖維的通路里,無數(shù)次的全反射向前傳輸,代替了笨重的電纜。光纖通信容量高,一根頭發(fā)絲那么細的玻璃纖維,可以同時傳輸256路電話,它還不受電、磁干擾,不怕竊聽,

6、具有高度的保密性。光纖通信將會使21世紀人類的生活發(fā)生革命性巨變。④性能優(yōu)異的硅有機化合物。例如有機硅塑料是極好的防水涂布材料。在地下鐵道四壁噴涂有機硅,可以一勞永逸地解決滲水問題。在古文物、雕塑的外表,涂一層薄薄的有機硅塑料,可以防止青苔滋生,抵擋風(fēng)吹雨淋和風(fēng)化。天安門廣場上的人民英雄紀念碑,便是經(jīng)過有機硅塑料處理表面的,因此永遠潔白、清新。有機硅化合物,是指含有Si-O鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物,習(xí)慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物也當作有機硅化合物。其中,以硅氧鍵(-Si-0-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷,是有機硅化合物中為數(shù)

7、最多,研究最深、應(yīng)用最廣的一類,約占總用量的90%以上。有機硅材料具有獨特的結(jié)構(gòu):(1)Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來;(2)C-H無極性,使分子間相互作用力十分微弱;(3)Si-O鍵長較長,Si-O-Si鍵鍵角大。(4)Si-O鍵是具有50%離子鍵特征的共價鍵(共價鍵具有方向性,離子鍵無方向性)。由于有機硅獨特的結(jié)構(gòu),兼?zhèn)淞藷o機材料與有機材料的性能,具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì),并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、

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