硅片制成的芯片是有名的“神算子”,有著驚人的運算能力。無論多么復雜的數(shù)學問題、物理問題和工程問題,也無論計算的工作量有多大,工作人員只要通過計算機鍵盤把問題告訴它,并下達解題的思路和指令,計算機就能在極短的時間內(nèi)把答案告訴你。這樣,那些人工計算需要花費數(shù)年、數(shù)十年時間的問題,計算機可能只需要幾分鐘就可以解決。甚至有些人力無法計算出結(jié)果的問題,計算機也能很快告訴你答案。
硅單晶制備,需要實現(xiàn)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變,即原子由液相的隨機排列直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜿嚵?,由不對稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ΨQ結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變不是整體效應,而是通過固液界面的移動逐漸完成的,為實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化過程,多晶硅就要經(jīng)過固態(tài)硅到熔融態(tài)硅,再到固態(tài)晶體硅的轉(zhuǎn)變,這就是從熔融硅中生長單晶硅所要遵循的途徑。目前應用廣泛的有兩種,坩堝直拉法和無坩堝懸浮區(qū)熔法,這兩種方法得到的單晶硅分別稱為CZ硅和FZ硅。
晶體硅根據(jù)晶體取向不同又分為單晶硅和多晶硅。單晶硅和多晶硅的區(qū)別是;當熔融的單質(zhì)硅凝固時,硅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,則形成單晶硅;如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,則形成多晶硅。
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)導電情況。