单晶硅和多晶硅的区别
单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时
,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶
核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不
同的晶粒,则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性
质、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得
上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个
9 以上。大规模集成电路
的要求更高,硅的纯度必须达到九个
9。目前,人们已经能制造出纯度为十二个 9 的单晶硅。
单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
高纯度硅在石英中提取,以单晶硅为例,提炼要经过以下过程:石英砂一冶金级硅一
提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。
冶金级硅的提炼并不难。它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。这样被还原
出来的硅的纯度约
98-99%,但半导体工业用硅还必须进行高度提纯(电子级多晶硅纯度要
求
11 个 9,太阳能电池级只要求 6 个 9)。而在提纯过程中,有一项“三氯氢硅还原法(西门子
法
)”的关键技术我国还没有掌握,由于没有这项技术,我国在提炼过程中 70%以上的多晶
硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重。我国每年都从石英石中提
取大量的工业硅,以
1 美元/公斤的价格出口到德国、美国和日本等国,而这些国家把工业
硅加工成高纯度的晶体硅材料,以
46-80 美元/公斤的价格卖给我国的太阳能企业。
得到高纯度的多晶硅后,还要在单晶炉中熔炼成单晶硅,以后切片后供集成电路制造
等用。
1、单晶硅 Monocrystalline silicon
可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,
其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有
重要地位。
在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用硅单晶所生产的太阳能电池
可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。北京
2008 年奥运会将把
“绿色奥运”做为重要展示面向全世界展现,单晶硅的利用在其中将是非常重要的一环。现在,