矽是一種重要的半導體材料,具有獨特的物理和化學特性。其相關特性如下:
物理特性。矽是一種非金屬元素,無色、無味、無毒,具有較高的硬度和脆性。其密度約為2.33g/cm³,熔點約為1414℃,熱膨脹係數很小,在高溫條件下,矽的強度性能仍然保持良好。矽有無定形矽和晶體矽兩種同素異形體。晶體矽為灰黑色,無定形矽為黑色,晶體矽屬於原子晶體。
化學特性。矽在常溫下具有較好的化學穩定性,耐酸鹼、耐腐蝕。矽的表面不易受到化學腐蝕,但是在高溫、濕度等惡劣條件下,矽材料的化學穩定性會下降,從而影響其性能。矽有明顯的非金屬特性,可以溶於鹼金屬氫氧化物溶液中,產生(偏)矽酸鹽和氫氣。
電學特性。矽材料具有良好的電絕緣性能,比玻璃、石英等材料的電絕緣性能更好。此外,矽材料還具有優異的半導體特性,因此被廣泛套用於積體電路等電子領域。電子在矽中的遷移率(電子遷移率和空穴遷移率)是一個重要參數,影響著矽的電導率。
光學特性。矽材料具有較好的透明性,在紫外線和可見光範圍內均有很好的透過性。同時,矽材料還具有優異的折射率和色散性能,因此被廣泛套用於光學領域。
機械性能。矽材料的機械性能受到其工藝製備的影響很大。一般來說,矽材料具有較高的彈性模量、抗拉強度和壓縮強度,但是矽材料的脆性較大,在受到較大的衝擊或彎曲力時容易產生裂紋。