單晶矽

定義：不含有大角晶界或孿晶界的矽晶體。

應用學科：材料科學技術（一級學科半導體材料（二級學科）；元素半導體材料（三級學科）

單晶矽1 單晶矽2

英文名： Monocrystalline silicon

分子式： Si

分子量：28.086

CAS號：7440-21-3

單晶矽是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處於新材料發展的前沿。其主要用途是用半導體材料和利用太陽能光伏發電、供熱等。由於太陽能具有清潔、環保、方便等諸多優勢，近三十年來，太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。

現在，我們的生活中處處可見"矽"的身影和作用，晶體矽太陽能電池是近15年來形成產業化最快的。

單晶矽，英文，Monocrystallinesilicon。是矽的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%，甚至達到99.9999999%以上。用於制造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶矽在單晶爐內拉制而成。

熔融的單質矽在凝固時矽原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶矽。

單晶矽是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處於新材料發展的前沿。其主要用途是用作半導體材料和利用太陽能光伏發電、供熱等。由於太陽能具有清潔、環保、方便等諸多優勢，近三十年來，太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。

單晶矽具有准金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導電性。超純的單晶矽是本征半導體。在超純單晶矽中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型矽半導體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導電程度，形成n型矽半導體。單晶矽的制法通常是先制得多晶矽或無定形矽，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶矽。單晶矽主要用於制作半導體元件。

用途：單晶矽具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，且隨著溫度升高而增加，具有半導體性質。單晶矽是重要的半導體材料。在單晶矽中摻入微量的第ЩA族元素，形成P型半導體，摻入微量的第VA族元素，形成N型，N型和P型半導體結合在一起，就可做成太陽能電池，將輻射能轉變為電能。

單晶矽是制造半導體矽器件的原料，用於制大功率整流器、大功率晶體管、二極管、開關器件等。在開發能源方面是一種很有前途的材料。

單晶矽的制法通常是先制得多晶矽或無定形矽，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶矽。

單晶矽棒是生產單晶矽片的原材料，隨著國內和國際市場對單晶矽片需求量的快速增加，單晶矽棒的市場需求也呈快速增長的趨勢。

單晶矽圓片按其直徑分為6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直徑越大的圓片，所能刻制的集成電路越多，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片對材料和技術的要求也越高。單晶矽按晶體生長方法的不同，分為直拉法（CZ）、區熔法（FZ）和外延法。直拉法、區熔法生長單晶矽棒材，外延法生長單晶矽薄膜。直拉法生長的單晶矽主要用於半導體集成電路、二極管、外延片襯底、太陽能電池。目前晶體直徑可控制在Φ3~8英寸。區熔法單晶主要用於高壓大功率可控整流器件領域，廣泛用於大功率輸變電、電力機車、整流、變頻、機電一體化、節能燈、電視機等系列產品。目前晶體直徑可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用於集成電路領域。

由於成本和性能的原因，直拉法（CZ）單晶矽材料應用最廣。在IC工業中所用的材料主要是CZ拋光片和外延片。存儲器電路通常使用CZ拋光片，因成本較低。邏輯電路一般使用價格較高的外延片，因其在IC制造中有更好的適用性並具有消除Latch－up的能力。

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