單晶硅通常指的是硅原子的一種排列形式形成的物質(zhì)。

硅是常見應(yīng)用廣的半導(dǎo)體材料，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成晶核，其晶核長成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅。 [1]

單晶硅作為一種比較活潑的非金屬元素晶體，是晶體材料的重要組成部分，處于新材料發(fā)展的前沿。單晶硅材料制造要經(jīng)過如下過程：石英砂-冶金級硅-提純和精煉-沉積多晶硅錠-單晶硅-硅片切割。其主要用途是用作半導(dǎo)體材料和利用太陽能光伏發(fā)電、供熱等。

單晶硅具有準(zhǔn)金屬的物理性質(zhì)，有較弱的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而增加；有顯著的半導(dǎo)電性。超純的單晶硅是本征半導(dǎo)體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導(dǎo)電的程度，而形成P型硅半導(dǎo)體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導(dǎo)電程度，形成N型硅半導(dǎo)體。

兩個相鄰允帶之間的區(qū)域稱為禁帶。能級被電子占滿的能帶稱為滿帶。能級全空著，沒有電子占據(jù)的能帶稱為空帶。被價電子占有的允帶稱為價帶。由一個禁帶隔開的兩個鄰近允帶之間的小能量差稱為能隙。通常用價電子占據(jù)的滿帶及其上面的空帶討論物質(zhì)導(dǎo)電情況。

由于外界條件的作用，價帶中的電子可躍遷到上面的空帶中去，價帶由滿帶變?yōu)椴粷M帶，空帶中有了電子稱為導(dǎo)帶。一種晶體的各個允許能帶有一定的寬度，能量高的能帶較寬，能量低的能帶較窄，每一個能帶里包含的能級數(shù)目等于晶體所包含的原胞數(shù)目。能帶理論成功地解釋了金屬、半導(dǎo)體和絕緣體之間的差別。