第一章元素半导体§11目前发现的元素半导体材料有Si、Ge、C金刚石、Se、αS
灰锡、P磷、Te碲和B硼这8种。曾认为As、Sb和I是半导体，但对它们的深入研究表明As、Sb是半金属I是绝缘体。Si硅的化学性质硅在元素周期表中也处于ⅥA族位置，元素符号为Si，原子序数14，原子量2808，具有金刚石晶体结构。硅的地球储量仅次于氧，高达258，主要以二氧化硅或金属的硅酸盐形式存在，最纯的硅矿物是石英和硅石。Si有三种稳定的同位素，28Si9223％，29Si467和30Si310。Si的价电子组态是3s23p2，其原子半径为001175
m，Si4半径为0039
m。Si的化学键为共价键、每个原子与最近邻4个原子组成正四面体，每个原子周围都有8个电子4个来自最近邻。这种结构与惰性气体类似，因此，在常温下，硅是稳定的。室温时，Si晶体总是覆盖一层SiO2，650℃时开始更完全的氧化。Si的这种表面自钝化、易于形成本征SiO2层，是使Si成为当今最重要的固态器件材料的独特性能之一。Si在常温下不溶于单一的强酸，易溶于碱。常温下，除氟外，Si不与其他元素发生作用。高温时，Si除与氧和水蒸气发生反应外，还可与H2、卤素、N2、S和熔融金属发生反应，分别生成SiH4、SiCl4、Si3N4、SiS2等和多种金属硅化合物。Si与Ge可以任意比例形成SiGe固溶体而与C则形成共价化合物。2、硅的晶体结构和能带结构Si的晶体结构为金刚石结构，晶格常数为05431
m。3、硅的电学性质（1）在200～500K温度范围内，Si的带隙Eg、导带态密度常数Nc和价带态密度常数Nv与温度T的关系可分别表示为：Si的本征载流子浓度：4硅的光学性质：Si对近红外光透明，对可见光不透明；Si对光的反射较强（30）！Si是半导体行业最重要的材料（1）资源丰富，且易于提高到极纯的纯度。（2）较易生长出大直径无位错单晶。（3）易于对Si进行可控掺杂，可达到很宽的掺杂浓度范围从10141021；其主要掺杂剂B、As、P的离化能都较小50meV）使它们在室温下可全部电离。（4）易于通过沉积工艺制备出单晶Si、多晶Si和非晶Si薄层材料，它们在IC中发挥各自的作用。（5）易于进行腐蚀加工，包括湿化学腐蚀如用KOH进行腐蚀或干腐蚀如用CF6进行反应离子腐蚀。（6）带隙大小“适中”，在一般使用条件下，不致因本征激发而影响器件性能。（7）Si有相当好的力学性能，其硬度较高，为不锈钢的两倍；抗屈强度为7×1010达因／cm2，为钨的18倍；较易于进行机械加工，使大直径晶体可以切出较薄的晶片从而可提高材料的利用率。也有相r