硅的分类

硅分为3大种类:单晶硅、多晶硅、无定形硅。

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。

多晶硅,是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。利用价值:从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。

无定形硅(a-Si)又非晶硅,是硅的一种同素异形体。晶体硅通常呈正四面体排列,每一个硅原子位于正四面体的顶点,并与另外四个硅原子以共价键紧密结合。这种结构可以延展得非常庞大,从而形成稳定的晶格结构。而无定性硅不存在这种延展开的晶格结构,原子间的晶格网络呈无序排列。换言之,并非所有的原子都与其它原子严格地按照正四面体排列。由于这种不稳定性,无定形硅中的部分原子含有悬空键(dangling bond)。这些悬空键对硅作为导体的性质有很大的负面影响。然而,这些悬空键可以被氢所填充,经氢化之后,无定形硅的悬空键密度会显著减小,并足以达到半导体材料的标准。但很不如愿的一点是,在光的照射下,氢化无定形硅的导电性能将会显著衰退,这种特性被称为SWE效应(Staebler-Wronski Effect).

美国科学家Stanford R. Ovshinsky拥有许多关于无定形硅的专利,包括半导体、太阳能电池等。它们的成本较相应的晶体硅制成品要低很多。

此外,无定形硅可用作自计温度计照相机(Thermal Camera)中的微辐射探测仪(microbolometer

无定形硅 单晶硅 多晶硅

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