“金屬硅”（我國(guó)也稱工業(yè)硅）是本世紀(jì)六十年代中期出現(xiàn)的一個(gè)商品名稱。它的出現(xiàn)與半導(dǎo)體行業(yè)的興起有關(guān)。目前，國(guó)際通用作法是把商品硅分成金屬硅和半導(dǎo)體硅。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品，主成分硅元素的含量在98%左右（近年來(lái)，含Si量99.99%的也名手在金屬硅內(nèi)），其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。半導(dǎo)體硅用于制作半導(dǎo)體器件的高純度金屬硅。是以多晶、單晶形態(tài)出售，前者價(jià)廉，后者價(jià)昂。因其用途不同而劃分為多種規(guī)格。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1985年全世界共消耗金屬硅約50萬(wàn)噸，其中用于鋁合金的金屬硅約占60%，用于有機(jī)硅的不足30%，用于半導(dǎo)體的約占3%，其余用于鋼鐵冶煉及精密陶瓷等。 硅的性質(zhì) 硅是半金屬之一,舊稱“矽”。熔點(diǎn)為1412℃，密度為2.34克/厘米3。質(zhì)硬而脆。在常溫下不溶于酸，易溶于堿。金屬硅的性質(zhì)與鍺、鉛、錫相近，具有半導(dǎo)體性質(zhì)。硅在地殼中資源極為豐富，僅次于氧，占地殼總重的四分之一還強(qiáng)，以二氧化硅或硅酸鹽形式存在。最純的硅礦物是石英或硅石。硅有兩種同素異形體：一種為暗棕色無(wú)定形粉末，性質(zhì)活潑，在空氣中能燃燒；另一種為性質(zhì)穩(wěn)定的晶體（晶態(tài)硅）。一般硅石和石英用于玻璃和其它建材，優(yōu)質(zhì)的石英用于制作合金、金屬和單晶。 硅的用途 硅大量用于冶煉成硅鐵合金作鋼鐵工業(yè)中合金元素，在很多種金屬冶煉中作還原劑。硅還是鋁合金中的良好組元，絕大多數(shù)鑄造鋁合金都含有硅。硅是電子工業(yè)超純硅的原料，超純半導(dǎo)體單晶硅做的電子器件具有體積小、重量輕、可靠性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。摻有特定微量雜質(zhì)的硅單晶制成的大功率晶體管、整流器及太陽(yáng)能電池，比用鍺單晶制成的好。近年來(lái)非晶硅太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展很快，轉(zhuǎn)換率達(dá)到了8%以上。硅鉬棒電熱元件最高使用溫度可達(dá)1700℃，具有電阻不易老化和良好的抗氧化性能。用硅生產(chǎn)的三氯氫硅，可配制幾百種硅樹(shù)脂潤(rùn)滑劑和防水化合物等。此外，碳化硅可作磨料，高純氧化硅制作的石英管是高純金屬冶煉及照明燈具的重要材料。 八十年代的紙張——硅 人們稱硅為“八十年代的紙張”。這是因?yàn)榧垙堉荒苡涗浶畔ⅲ璨粌H能記載信息，還能對(duì)信息進(jìn)行處理加工以獲得新的信息。1945年制造的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，裝有18000個(gè)電子管、70000只電阻、10000只電容，整個(gè)機(jī)器重30噸，占地170平方米，相當(dāng)于10間房子大小。而今天的電子計(jì)算機(jī)，由于技術(shù)的進(jìn)步和材質(zhì)的改善，在一個(gè)指甲蓋大小的硅片上，可以容納上萬(wàn)個(gè)晶體管；并且有輸入、輸出、運(yùn)算、存儲(chǔ)和控制信息等一系列功能。 微孔硅鈣保溫材料微孔硅鈣保溫材料是一種優(yōu)良的保溫材料。它具有熱容量小、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、不燃燒、無(wú)毒無(wú)味、可切割、運(yùn)輸方便等特點(diǎn)，可廣泛用于冶金、電力、化工、船舶等各種熱力設(shè)備及管道上。經(jīng)測(cè)試，節(jié)能效益優(yōu)于石棉、水泥、蛭石和水泥珍珠巖等保溫材料。特種硅鈣材料可用作催化劑載體，在石油煉制、汽車尾氣凈化等多方面廣泛應(yīng)用。 超純硅 目前，超純硅（每一千個(gè)原子中雜質(zhì)不高于幾個(gè)原子）是最重要的半導(dǎo)體材料，廣泛用于計(jì)算機(jī)、微波通訊、光纖通訊、太陽(yáng)能發(fā)電等方面。半導(dǎo)體硅材料發(fā)展很快，每年單晶硅的用量超過(guò)2500噸，硅片消費(fèi)25億平方英寸。我國(guó)硅材料的研究和生產(chǎn)也有很大發(fā)展，直徑3英寸以下的單晶已達(dá)到國(guó)際水平，并且建立了切、磨、拋工藝和設(shè)備，但總體水平與國(guó)際上還有一定差距。所以，我國(guó)超純硅發(fā)展?jié)摿艽螅沃氐肋h(yuǎn)。 為什么把現(xiàn)時(shí)代稱為硅時(shí)代?在第七屆國(guó)際晶體硅生產(chǎn)會(huì)議上，科學(xué)家們把現(xiàn)時(shí)代稱為硅時(shí)代。為什么把硅提到如此高的地位呢？這是因?yàn)椋?dāng)今世界正處在由工業(yè)時(shí)代走向信息時(shí)代。在工業(yè)時(shí)代，領(lǐng)頭的是鋼鐵，所以鋼鐵生產(chǎn)量標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和軍事實(shí)力。在信息時(shí)代，領(lǐng)頭的是半導(dǎo)體材料——硅。可作半導(dǎo)體材料的品種為數(shù)是很多的，不過(guò)工業(yè)生產(chǎn)的品種并不多，主要是硅、鍺、砷化鎵和磷化鎵等，而其中硅占目前整個(gè)半導(dǎo)體材料產(chǎn)量的90%左右。這就是人們把現(xiàn)時(shí)代稱為硅時(shí)代的原因。 |
