矽之物理性質

矽(Silicon)之物理性質
高雄市立高雄女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

矽有晶態和無定形兩種同素異形體。晶態矽又分為單晶矽和多晶矽，它們均具有金剛石晶格(diamond cubic crystal structure)，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電性不如金屬，且隨溫度升高而導電性增加，具有半導體性質。

晶態矽的熔點1410℃，沸點2355℃，密度2.32~2.34g/cm³，莫氏硬度7。 單晶矽與多晶矽的區別在於當熔融的單質矽凝固時，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，則形成單晶矽。 如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶矽。多晶矽與單晶矽的差異主要表現在物理性質方面，如力學性質、電學性質，多晶矽的表現均不如單晶矽。

多晶矽可作為拉製單晶矽的原料。半導體元件要求矽的純度在6個9以上，大規模積體電路要求的矽純度必須達到9個9。單晶矽是現代半導體產業不可缺少的基本材料。現行生產方法主要為Czochralski process(CZ-Si)或float-zone silicon(FZ-Si)。