简述Si半导体的重要性

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1410C,沸点2355C,密无定形硅是一种黑灰色的粉末。

硅的化学性质

硅在常温下不活泼，其主要的化学性质如下：

(1)与非金属作用

常温下Si只能与F2反应，在F2中瞬间燃烧，生成SiF4.

Si+F2 === Si+F4

加热时，能与其它卤素反应生成卤化硅，与氧反应生成SiO2:

Si+2F2 SiF4 (X=Cl,Br,I)

Si+O2 SiO2 (SiO2的微观结构)

在高温下，硅与碳、氮、硫等非金属单质化合，分别生成碳化硅SiC、氮化硅Si3N4和硫化硅SiS2等.

Si+C SiC

3Si+2N2 Si3N4

Si+2S SiS2

(2)与酸作用

Si在含氧酸中被钝化，但与氢氟酸及其混合酸反应，生成SiF4或H2SiF6:

Si+4HF SiF4↑+2H2↑

3Si+4HNO3+18HF === 3H2SiF6+4NO↑+8H2O

(3)与碱作用

无定形硅能与碱猛烈反应生成可溶性硅酸盐，并放出氢气：

Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑

(4)与金属作用

硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合，生成相应的金属硅化物。

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物理性质

族：ⅣA族

周期：3

元素分区：p区

密度：2328.3kg/m³

常见化合价：4

硬度：6.5

地壳含量：25.70%

d性模量：190GPa（有些文献中为这个值）

密度：2.33g/cm³（18℃）

熔点：1687K（1414℃）

沸点：3173K（2900℃）

摩尔体积：12.06×10⁻⁶m³/mol

汽化热：384.22kJ/mol

熔化热：50.55kJ/mol

蒸气压：4.77Pa（1683K）

间接带隙：1.1eV（室温）

电导率：2.52×10⁻⁴/（米欧姆）

电负性：1.90（鲍林标度）

比热：700J/（kg·K）

化学性质

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。

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。

原子属性：

原子量：28.0855u；

原子核亏损质量：0.1455u；

原子半径：（计算值）110（111）pm；

共价半径：111pm；

范德华半径：210pm；

外围电子层排布：3s²3p²；引

电子在每个能级的排布：2，8，4；

电子层：KLM；

氧化性（氧化物）：4（两性的）。

硅的用途

（1）高纯的单晶硅是重要的半导体材料。

（2）金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。

（3）光导纤维通信，最新的现代通信手段。

（4）性能优异的硅有机化合物。

1)

本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。绝对零度时价带被价电子填满，导带是空的。

2)

随着温度的升高，本征载流子浓度迅速地增加，在本征时器件不能稳定工作。而对于掺杂半导体，室温附近载流子主要来源于杂质电离，在杂质全部电离的情况下，载流子浓度一定，器件就能稳定工作。所以，制造半导体器件一般都会用含有何当杂志的半导体材料，而且每一种半导体材料制成的器件都有一定的极限工作温度，超过这一温度后，器件就会失效。

3)

杂质在元素半导体

Si和Ge中的作用:是半导体Si\Ge的导电性能发生显著的改变。

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