玻璃和半导体的主要原料都是硅,为什么二者的物理性质不同?

玻璃和半导体的主要原料都是硅,为什么二者的物理性质不同?,第1张

玻璃属于混合物,主要万分是二氧化硅和硅酸钠,它们不能有序排列不能造成晶体。在各个方向上微粒间的受到的力也不相等因而没有固定的熔点。硅半导体的成分是硅,硅原子有序地排列成晶体,各方向硅原子之间的作用力相等因而有确定的熔点。

陶瓷是多晶结构的金属氧化物玻璃是多晶结构的二氧化硅,普通玻璃中可能还掺杂了别的金属氧化物。普通玻璃玻璃是二氧化硅、硅酸钠、硅酸钙的混合物,特种玻璃可以是纯二氧化硅、或普通玻璃里加入铅、硼、铷等元素 。石英是纯的二氧化硅。水泥是粉状水硬性无机胶凝材料,分为六大类即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

SiO2

就是二氧化硅。

二氧化硅

玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少,主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等,可截止短波长光线而通过黄

、红光

,以及近、远红外光

,其电阻低,具有开关与记忆特性。卤化物玻璃的折射率低,色散低,多用作光学玻璃。

氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃,其品种多

,用途广。通常按玻璃中SiO2以及碱金属

、碱土金属氧化物的不同含量,又分为

:①石英玻璃。SiO2含量大于99.5%,热膨胀系数低,耐高温,化学稳定性好,透紫外光和红外光,熔制温度高、粘度大,成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。②高硅氧玻璃。SiO2含量约96%,其性质与石英玻璃相似。③钠钙玻璃。以SiO2含量为主,还含有15%的Na2O和16%的

CaO,其成本低廉,易成型,适宜大规模生产,其产量占实用玻璃的90%。可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。④铅硅酸盐玻璃。主要成分有

SiO2

PbO

,具有独特的高折射率和高体积电阻,与金属有良好的浸润性,可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量

PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。⑤铝硅酸盐玻璃。以

SiO2和Al2O3为主要成分,软化变形温度高,用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等

。⑥

硼硅酸盐玻璃

。以

SiO2和B2O3

为主要成分,具有良好的耐热性和化学稳定性,用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃以

B2O3为主要成分,熔融温度低,可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低,是一种新型光学玻璃。磷酸盐玻璃以

P2O5为主要成分,折射率低、色散低,用于光学仪器中。


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