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

能帶理論用單電子近似方法研究固體中電子能譜的理論。它是在用量子力學研究物質的電導理論的過程中發(fā)展起來的。關于固體中電子能量狀態(tài)的早的理論是金屬自由電子論。 [4]

實際上，晶體是由大量的原子組成，每個原子又包含原子核及許多電子，它們之間存在著相互作用，每一個電子的運動都受到原子核及其他電子的影響。

要研究一個電子的運動，嚴格說來，必須寫出這個包含大量原子核及電子的多體系統(tǒng)的薛定諤方程，并求出此方程的解。但是要求出其嚴格解是很困難的，通常采用單電子近似方法，把多體問題簡化為單電子問題進行研究。這種近似方法包括兩個步驟：步，假設晶體中的原子核固定不動，好象靜止在各自的平衡位置上，把一個多體問題簡化成一個多電子問題;第二步，假設每個電子是在固定的原子核的勢場及其他電子的平均勢場中運動，把多電子問題簡化為單電子問題。用這種方法研究晶體中的電子運動，表明晶體中電子許可的能量狀態(tài)，將不再是分立的能級，而是由在一定范圍內準連續(xù)分布的能級組成的能帶（稱為允帶）。

硅單晶制備，需要實現(xiàn)從多晶到單晶的轉變，即原子由液相的隨機排列直接轉變?yōu)橛行蜿嚵校刹粚ΨQ結構轉變?yōu)閷ΨQ結構。這種轉變不是整體效應，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。