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सिलिकॉन

Linas Juozėnas
सिलिकॉन, तत्व प्रतीक Si परमाणु संख्या 14 समूह 14 मेटालॉइड मानक परमाणु भार 28.085 डायमंड-क्यूबिक क्रिस्टल संरचना घनत्व लगभग 2.33 g/cm³ पिघलने का बिंदु लगभग 1414 °C कमरे के तापमान पर लगभग 1.12 eV अप्रत्यक्ष बैंड गैप उच्च गुणवत्ता वाला Si–SiO₂ इंटरफेस एकल-क्रिस्टल, बहु-क्रिस्टलीय, और अमूर्त रूप पृथ्वी की पपड़ी में द्रव्यमान के हिसाब से दूसरा सबसे प्रचुर तत्व आमतौर पर सिलिका और सिलिकेट खनिजों के रूप में पाया जाता है

सिलिकॉन: पत्थर, कांच, प्रकाश, और तर्क के पीछे टेट्राहेड्रल तत्व

सिलिकॉन दो पैमानों को जोड़ता है जो शायद ही कभी एक ही सामग्री कहानी में दिखाई देते हैं। पृथ्वी की पपड़ी में, यह ऑक्सीजन-केंद्रित फ्रेमवर्क, श्रृंखलाएं, शीट्स, और पृथक टेट्राहेड्रा में होता है जो क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार, मिट्टी, मिका, पाइरोक्सीन, एम्फीबोल, और अनगिनत अन्य खनिज बनाते हैं। शुद्ध मूलभूत रूप में, वही परमाणु एक सटीक नियंत्रित अर्धचालक बन जाता है जिसकी चालकता बोरोन, फॉस्फोरस, और संबंधित डोपेंट्स के सूक्ष्म जोड़ से बदली जा सकती है। इसका मूल्य धात्विक प्रचुरता या रत्न रंग में नहीं, बल्कि संरचना में है: चार सहसंयोजक बंधन, एक स्थिर ऑक्साइड, एक समायोज्य बैंड गैप, और एक निर्माण प्रणाली जो पॉलिश किए गए क्रिस्टल सतह पर अरबों उपकरण स्थापित कर सकती है।

Stylized silicon wafer, crystal lattice, polycrystalline fragment, and circuit traces A reflective circular silicon wafer carries a grid of integrated-circuit dies and oxide interference colors. Nearby tetrahedral atom connections represent the diamond-cubic lattice, while a fractured polycrystalline silicon piece shows metallic gray surfaces.
वृत्ताकार वेफर एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन का प्रतिनिधित्व करता है जिसे कई उपकरण डाइज़ में विभाजित किया गया है। इसके नीले, बैंगनी, गुलाबी, और एम्बर रंग ऑक्साइड या नाइट्राइड परतों से पतली फिल्म के हस्तक्षेप को दर्शाते हैं, न कि सिलिकॉन के शरीर के रंग को। टेट्राहेड्रल नेटवर्क चार गुना सहसंयोजक बंधन को दर्शाता है, जबकि टूटा हुआ ब्लॉक औद्योगिक बहु-क्रिस्टलीय सिलिकॉन को दर्शाता है।

त्वरित तथ्य

मूलभूत सिलिकॉन एक सहसंयोजक अर्धचालक है न कि पारंपरिक धातु। इसका पॉलिश किया हुआ सतह धात्विक दिख सकता है, लेकिन इसका विद्युत व्यवहार, भंगुर टूटना, प्रकाश अवशोषण, और चार गुना क्रिस्टल संरचना इसे एक अलग सामग्री श्रेणी में रखती है। लगभग सभी प्राकृतिक सिलिकॉन रासायनिक रूप से ऑक्सीजन और अन्य तत्वों से जुड़ा होता है; संग्रहणीय आकार के मूलभूत नमूने आमतौर पर परिष्कृत या प्रयोगशाला में उगाए जाते हैं।

तत्वसिलिकॉन
प्रतीकSi
परमाणु संख्या14
आवधिक स्थितिसमूह 14, अवधि 3
परंपरागत वर्गीकरणमेटालॉइड
मानक परमाणु भार28.085
स्थिर समस्थानिक²⁸Si, ²⁹Si, और ³⁰Si
पर्यावरणीय क्रिस्टल संरचनाडायमंड क्यूबिक
समन्वयचार टेट्राहेड्रल रूप से व्यवस्थित पड़ोसी
बंधन कोणलगभग 109.5°
जाली पैरामीटरलगभग 5.431 Å कमरे के तापमान पर
घनत्वलगभग 2.33 g/cm³
कठोरतालगभग मोह्स 6.5–7
यांत्रिक गुणकठोर, भंगुर, और पतली किनारों पर आसानी से चिपकने वाला
विभाजनएकल क्रिस्टलों में {111} के साथ स्पष्ट
फटनाशंखाकार से असमान
पिघलने का बिंदुलगभग 1414 °C
उबलने का बिंदुलगभग 3265 °C
थर्मल चालकताकमरे के तापमान के करीब उच्च-शुद्धता क्रिस्टल के लिए लगभग 148 W/m·K
थर्मल विस्तारकई इंजीनियरिंग धातुओं की तुलना में कम
बैंड गैपअप्रत्यक्ष, कमरे के तापमान पर लगभग 1.12 eV
विद्युत व्यवहारतापमान और डोपिंग के साथ चालकता में तीव्र वृद्धि
मूल सतहहवा में एक पतली सिलिकॉन-ऑक्साइड परत बनाता है
दृश्य उपस्थितिगहरा ग्रे से स्टील ग्रे, ताजा या पॉलिश सतहों पर परावर्तक
इन्फ्रारेड व्यवहारपर्याप्त शुद्ध होने पर निकट और मध्य-इन्फ्रारेड के कुछ हिस्सों से पारगम्य
पर्पटी की प्रचुरतामास के हिसाब से लगभग 27–28%, ऑक्सीजन के बाद दूसरा स्थान
प्राकृतिक उपस्थितिमुख्य रूप से सिलिका और सिलिकेट खनिज
मूल मौलिक उपस्थितिअत्यंत दुर्लभ और सामान्यतः सूक्ष्मदर्शी
औद्योगिक कच्चा मालउच्च-शुद्धता क्वार्ट्ज या क्वार्ट्जाइट प्लस कार्बन
मुख्य क्रिस्टल-विकास मार्गCzochralski और फ्लोट-ज़ोन विधियाँ
सामान्य डोपेंट्सपी-टाइप के लिए बोरॉन; एन-टाइप के लिए फॉस्फोरस, आर्सेनिक, या एंटिमनी
संग्रहकर्ता रूपस्मेल्टर टुकड़े, पॉलीसिलिकॉन, इनगॉट स्लाइस, वेफर, डेंड्राइट्स, और संसाधित डाई
मुख्य देखभाल चिंताभंगुर किनारे, कोटिंग्स, संसाधित सतहें, और अज्ञात औद्योगिक अवशेष
कार्यशाला की चिंतासूक्ष्म कटिंग और पीसने वाली धूल को साँस में नहीं लेना चाहिए
शब्द अर्थ महत्वपूर्ण अंतर
सिलिकॉन रासायनिक तत्व Si मौलिक, मिश्रित, क्रिस्टलीय, पॉलीक्रिस्टलीय, या अमोर्फस रूप में। मौलिक सिलिकॉन क्वार्ट्ज नहीं है और न ही लचीला सिलिकॉन पॉलिमर है।
सिलिका सिलिकॉन डाइऑक्साइड, SiO₂, जो क्वार्ट्ज, ट्रिडाइमाइट, क्रिस्टोबालाइट, कोएसाइट, स्टिशोवाइट, ओपल, कांच, और संबंधित रूपों में पाया जाता है। सिलिका में ऑक्सीजन होता है और इसके गुण मौलिक सिलिकॉन से बहुत अलग होते हैं।
सिलिकेट एक बड़ा खनिज और सामग्री परिवार जो सिलिकॉन-ऑक्सीजन टेट्राहेड्रा से बना होता है जो धातुओं और अन्य कैटायनों के साथ जुड़ा होता है। फेल्डस्पार, मिका, मिट्टी, पाइरोक्सीन, एंफीबोल, ओलिवाइन, और गार्नेट सिलिकेट हैं, मौलिक सिलिकॉन नहीं।
सिलिकॉन सिलिकॉन और ऑक्सीजन के वैकल्पिक सिलिकॉन-ऑक्सीजन पॉलीमर रीढ़ के साथ सिंथेटिक पॉलीसिलोक्सेन सामग्री का एक परिवार। सिलिकॉन रबरयुक्त, तरल, रेजिनस, या चिपकने वाले हो सकते हैं; वे मौलिक सिलिकॉन नहीं हैं।
सिलिकॉन कार्बाइड SiC, एक कठोर सहसंयोजक सिरेमिक जो प्राकृतिक रूप से दुर्लभ मोइसैनाइट के रूप में पाया जाता है और कई तकनीकी रूपों में निर्मित होता है। यह मौलिक सिलिकॉन से कठोर, घना और ऑप्टिकली अलग होता है।
पॉलीसिलिकॉन अर्धचालक और फोटोवोल्टाइक निर्माण के लिए उच्च-शुद्धता पॉलीक्रिस्टलीय सिलिकॉन जो छड़, टुकड़े, या दाने के रूप में जमा किया जाता है। यह नाम कई क्रिस्टल दानों को संदर्भित करता है, न कि सिलिकॉन-धारक पॉलिमर को।
मोनोक्रिस्टलीय सिलिकॉन एक सतत क्रिस्टल जिसमें उपयोगी आयतन में एक क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास होता है। अधिकांश इंटीग्रेटेड-सर्किट वेफर सावधानीपूर्वक उगाए गए एकल-क्रिस्टल इनगॉट के रूप में शुरू होते हैं।
अमोर्फस सिलिकॉन गैर-संक्रिस्टलीय सिलिकॉन जो पतली फिल्म के रूप में जमा किया जाता है, आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक दोषों को कम करने के लिए हाइड्रोजनीकृत। इसमें वेफर क्रिस्टल के लंबे-रेंज डायमंड-क्यूबिक क्रम की कमी होती है।
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पहचान, नामकरण, और तत्व और खनिज के बीच की सीमा

सिलिकॉन एक तत्व है, हर सिलिकॉन-धारक पदार्थ का सामान्य नाम नहीं। यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि मौलिक सिलिकॉन गहरा, अपारदर्शी, भंगुर, अर्धचालक और डायमंड-क्यूबिक होता है, जबकि क्वार्ट्ज पारदर्शी या अर्धपारदर्शी सिलिकॉन डाइऑक्साइड है और सिलिकॉन एक सिंथेटिक पॉलिमर है।

नाम अंततः फ्लिंट और कठोर पत्थर से जुड़े शब्दों से आया है। प्रारंभिक रसायनज्ञों ने पहचाना कि सिलिका में संभवतः एक अज्ञात तत्व होता है इससे पहले कि वे इसे पृथक कर सकें। आधुनिक अंग्रेजी रूप silicon को तब अपनाया गया जब पर्याप्त शुद्ध नमूने पूर्ण भौतिक अध्ययन के लिए उपलब्ध थे।

मूल सिलिकॉन दुर्लभ उल्कापिंडों और अत्यधिक अपचायक पृथ्वी वातावरण से रिपोर्ट किया गया है, लेकिन ऐसे उदाहरण आमतौर पर सूक्ष्म होते हैं और विश्लेषणात्मक पुष्टि की आवश्यकता होती है। "सिलिकॉन" लेबल वाला हाथ के आकार का नमूना लगभग हमेशा औद्योगिक सामग्री होता है: धातुकर्मीय सिलिकॉन, पॉलीसिलिकॉन, एक पिघला हुआ क्रिस्टल, एक वेफर, या एक संसाधित घटक।

मूल सिलिकॉन

एक सहसंयोजक क्रिस्टल जो केवल सिलिकॉन परमाणुओं से बना होता है, डोपेंट, अशुद्धियों, सतह ऑक्साइड, और प्रसंस्करण परतों को छोड़कर।

सिलिका

क्रिस्टलीय, कांच जैसे, ओपलाइन, या उच्च दबाव रूपों में सिलिकॉन डाइऑक्साइड। इसका ऑक्सीजन फ्रेमवर्क पूरी तरह से अलग ऑप्टिकल और रासायनिक व्यवहार उत्पन्न करता है।

सिलिकेट खनिज

खनिज जिनमें सिलिकॉन–ऑक्सीजन टेट्राहेड्रा एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, लोहा, कैल्शियम, सोडियम, पोटैशियम, और अन्य तत्वों के साथ संयोजित होते हैं।

सिलिकॉन मिश्र धातु

फेरोसिलिकॉन और एल्यूमीनियम–सिलिकॉन मिश्र धातुओं में पर्याप्त सिलिकॉन होता है लेकिन वे शुद्ध सेमीकंडक्टर के बजाय बहुफेजीय धात्विक पदार्थ के रूप में व्यवहार करते हैं।

सिलिकॉन

निर्मित पॉलिमर जिनकी लचीलापन, सीलबंदी, तापीय स्थिरता, और सतह व्यवहार Si–O रीढ़ से उत्पन्न होते हैं जिसमें कार्बनिक साइड समूह होते हैं।

संग्रहकर्ता शब्दावली

वर्णन में यह पहचान होनी चाहिए कि नमूना धातुकर्मीय ग्रेड, पॉलीसिलिकॉन, मोनोक्रिस्टलीय, पॉलीक्रिस्टलीय, वेफर सामग्री, कोटेड, डोप्ड, या संसाधित है या नहीं।

धात्विक रूप सिलिकॉन को पारंपरिक धातु नहीं बनाता। इसके वैलेंस इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से दिशात्मक सहसंयोजक बंधों में भाग लेते हैं, और इसकी चालकता तापमान, क्रिस्टल दोष, प्रकाश, और डोपेंट सांद्रता पर बहुत निर्भर करती है।
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परमाणु वास्तुकला: क्यों चार बंध सब कुछ बदल देते हैं

सामान्य दबाव पर, क्रिस्टलीय सिलिकॉन डायमंड-क्यूबिक संरचना अपनाता है। प्रत्येक परमाणु चार पड़ोसियों से जुड़ा होता है जो टेट्राहेड्रन के कोनों की ओर स्थित होते हैं। यह खुला, दिशात्मक नेटवर्क सिलिकॉन की भंगुरता, विभाजन, सेमीकंडक्टर बैंड संरचना, अपेक्षाकृत कम घनत्व, और जमने पर असामान्य विस्तार को समझाता है।

टेट्राहेड्रल समन्वय

प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु चार मजबूत सहसंयोजक बंध बनाता है जिनका आदर्श कोण लगभग 109.5° होता है। ज्यामिति क्रिस्टल में तीन आयामों में दोहराई जाती है।

डायमंड-क्यूबिक जाल

संरचना को दो इंटरपेनिट्रेटिंग फेस-सेंटर्ड क्यूबिक सबलैटिस के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो एक-दूसरे के सापेक्ष विस्थापित हैं।

क्लिवेज और टूटना

एकल क्रिस्टल {111} तल के साथ विभाजित हो सकते हैं। टुकड़े भी घुमावदार कोंकोइडल सतहें दिखाते हैं, विशेष रूप से जहां टूटना एक स्पष्ट तल का पालन नहीं करता।

ठोस बनने पर विस्तार

तरल सिलिकॉन खुली टेट्राहेड्रल ठोस की तुलना में अधिक घनीभूत होता है, इसलिए यह पदार्थ जमने पर फैलता है—यह एक असामान्य व्यवहार है जो पानी और कई संबंधित पदार्थों के साथ साझा किया जाता है।

उच्च-दबाव संरचनाएं

अत्यधिक दबाव के तहत, सिलिकॉन धात्विक गुण वाले घने चरणों में परिवर्तित हो जाता है, जो दिखाता है कि विद्युत व्यवहार न केवल संरचना बल्कि संरचना के साथ-साथ परमाणु व्यवस्था पर भी निर्भर करता है।

समस्थानिक संरचना

प्राकृतिक सिलिकॉन ²⁸Si से प्रमुख रूप से बना होता है, जिसमें ²⁹Si और ³⁰Si की छोटी मात्रा होती है। समस्थानिक शुद्धिकरण सटीक मेट्रोलॉजी और कुछ क्वांटम-डिवाइस अनुसंधान में महत्वपूर्ण है।

एकल क्रिस्टल

एक निरंतर अभिविन्यास पूर्वानुमेय इलेक्ट्रॉनिक परिवहन, नियंत्रित विभाजन, और पुनरुत्पादनीय उपकरण निर्माण की अनुमति देता है।

पॉलीक्रिस्टलीय सिलिकॉन

कई विभिन्न अभिविन्यास वाले दाने सीमाओं पर मिलते हैं जो चार्ज फंसाने, वाहकों को बिखेरने, अशुद्धियों को केंद्रित करने, या टूटने में सहायता कर सकते हैं।

अमोर्फस सिलिकॉन

दीर्घकालिक क्रम अनुपस्थित होता है। कई डैंगलिंग बॉन्ड आमतौर पर पतली फिल्म इलेक्ट्रॉनिक उपयोग के लिए हाइड्रोजन से निष्क्रिय किए जाते हैं।

छिद्रयुक्त और नैनोस्ट्रक्चर्ड सिलिकॉन

नियंत्रित इचिंग या वृद्धि छिद्र, तार, कण, और फोटोनिक संरचनाएं बनाती है जिनके गुण बल्क क्रिस्टल से अलग होते हैं।

केवल संरचना प्रदर्शन निर्धारित नहीं करती। एक वेफर, एक पॉलीसिलिकॉन रॉड, एक अमोर्फस फिल्म, और एक छिद्रयुक्त सिलिकॉन परत सभी मुख्य रूप से Si से बने होते हैं, फिर भी उनकी दाना संरचना, दोष घनत्व, सतहें, और इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार काफी भिन्न होते हैं।
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पृथ्वी में सिलिकॉन: टेट्राहेड्रा, अपक्षय, तलछट, और जीवन

सिलिकॉन पृथ्वी की पपड़ी में द्रव्यमान के हिसाब से दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है, लेकिन यह भारी मात्रा में ऑक्सीजन से जुड़ा होता है। SiO₄ टेट्राहेड्रॉन खनिज विज्ञान की सबसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक इकाइयों में से एक है, जो कई तरीकों से जुड़कर मेंटल से लेकर महाद्वीपीय सतह तक चट्टानें बनाता है।

संरचनात्मक व्यवस्था टेट्राहेड्रा कैसे जुड़ते हैं प्रतिनिधि सामग्री
अलग टेट्राहेड्रा प्रत्येक SiO₄ इकाई अलग रहती है और अन्य कैटायनों के माध्यम से जुड़ी होती है। ओलिवाइन, गार्नेट, ज़िरकोन, और कई मेंटल या रूपांतरित खनिज।
युग्मित समूह और छल्ले टेट्राहेड्रा चयनित ऑक्सीजन परमाणुओं को साझा करते हैं ताकि डबल इकाइयां या बंद छल्ले बन सकें। एपिडोट-समूह संरचनाएं, बेरिल, टूरमलिन, और संबंधित खनिज।
एकल श्रृंखलाएं प्रत्येक टेट्राहेड्रॉन एक विस्तारित श्रृंखला के साथ दो ऑक्सीजन परमाणु साझा करता है। पाइरोक्सीन जैसे ऑगाइट, डायोपसाइड, और एनस्टेटाइट।
डबल श्रृंखलाएं दो टेट्राहेड्रल श्रृंखलाएं समय-समय पर चौड़ी रिबन में जुड़ती हैं। अम्फीबोल जैसे हॉर्नब्लेंड और ट्रेमोलाइट।
पत्तियां प्रत्येक टेट्राहेड्रॉन तीन ऑक्सीजन परमाणु व्यापक परतों में साझा करता है। माइका, मिट्टी के खनिज, टैल्क, सर्पेंटाइन, और क्लोराइट।
ढांचे सभी चार टेट्राहेड्रल कोने एक त्रि-आयामी नेटवर्क में भाग लेते हैं। फेल्डस्पार, फेल्डस्पैथॉइड्स, ज़ियोलाइट्स, क्वार्ट्ज, और सिलिका ग्लास।

आग्नेय चट्टानें

सिलिकॉन की मात्रा और सिलिका संतृप्ति मैग्मा की चिपचिपाहट, खनिज समूह, विस्फोट शैली, और क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार, पाइरोक्सीन, ओलिवाइन, या फेल्डस्पैथॉइड्स के क्रिस्टलीकरण को नियंत्रित करने में मदद करती है।

अपक्षय और मिट्टी

सिलिकेट अपक्षय घुलित सिलिकिक अम्ल को मुक्त करता है और मिट्टी के खनिज बनाता है जबकि भूवैज्ञानिक समय के दौरान वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड का उपभोग करता है।

रेत और तलछट

क्वार्ट्ज कई मौसम चक्रों से बचता है और रेत, बलुआ पत्थर, समुद्र तट जमा, टीलों, और नदी प्रणालियों में जमा होता है।

जैविक सिलिका

डायटम्स, रेडियोलैरियंस, कई स्पंज, और पौधे के फाइटोलिथ्स जल या मिट्टी से निकाले गए हाइड्रेटेड या अमूर्त सिलिका से संरचनाएं बनाते हैं।

गहरे पृथ्वी का व्यवहार

मैन्टल में, सिलिकॉन उच्च-दबाव सिलिकेट्स में होता है। और भी अधिक दबाव पर, समन्वय बदलता है और घने संरचनाएं स्थिर हो जाती हैं।

सिलिका डायजेनिसिस

जैविक ओपल और ज्वालामुखीय कांच दफन के दौरान ओपल-CT, चाल्सेडोनी, या क्वार्ट्ज में पुनर्गठित हो सकते हैं, जिससे छिद्रता और चट्टान की मजबूती बदलती है।

पृथ्वी की सतह पर प्रचुरता के बावजूद स्वदेशी सिलिकॉन सामान्य नहीं है। सिलिकॉन की ऑक्सीजन के प्रति मजबूत लगाव का मतलब है कि लगभग हर प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला परमाणु सिलिका, एक सिलिकेट खनिज, घुलित सिलिकिक अम्ल, कांच, या जैविक सिलिका संरचना का हिस्सा होता है।
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भौतिक, थर्मल, रासायनिक, और ऑप्टिकल गुण

संदर्भ मान तापमान, क्रिस्टल अभिविन्यास, अशुद्धि सांद्रता, वाहक घनत्व, दाना संरचना, और सतह उपचार के साथ भिन्न होते हैं। इसलिए, सेमीकंडक्टर-ग्रेड एकल क्रिस्टल लोहे, एल्यूमीनियम, कैल्शियम, कार्बन, और अन्य अशुद्धियों वाले धातुशास्त्रीय टुकड़े की तुलना में अधिक पुनरुत्पादनीय होता है।

गुण सामान्य मान या व्यवहार व्यावहारिक महत्व
परमाणु संख्या 14. सिलिकॉन को पीरियड 3 में एल्यूमीनियम और फॉस्फोरस के बीच और कार्बन समूह के भीतर रखता है।
मानक परमाणु भार 28.085. तीन स्थिर समस्थानिकों के प्राकृतिक मिश्रण को दर्शाता है।
क्रिस्टल प्रणाली घनात्मक, हीरे की संरचना; स्पेस ग्रुप Fd3̅m। क्लिवेज, विषम यांत्रिकी, इलेक्ट्रॉनिक बैंड, और वेफर अभिविन्यास को नियंत्रित करता है।
घनत्व कमरे के तापमान के करीब लगभग 2.329 g/cm³। गैलेना, हीमेटाइट, सिलिकॉन कार्बाइड, और अधिकांश धात्विक समान दिखने वाले पदार्थों से हल्का।
कठोरता लगभग मोह्स 6.5–7। साधारण स्टील का प्रतिरोध करता है लेकिन क्वार्ट्ज, कोरंडम, हीरा, और कठोर घर्षणकारी धूल के प्रति संवेदनशील रहता है।
क्लिवेज और टूटना {111} के साथ मजबूत क्लिवेज; अन्यत्र शंखाकार से असमान टूटना। पतले वेफर्स और तेज टुकड़े मोड़ या किनारे के दबाव के तहत अचानक टूट सकते हैं।
पिघलने का बिंदु लगभग 1414 °C। पिघलने की वृद्धि सक्षम करता है जबकि रिफ्रैक्टरी, नियंत्रित क्रिस्टल-उत्पादन प्रणालियों की आवश्यकता होती है।
उबलने का बिंदु लगभग 3265 °C। उच्च तापमान प्रसंस्करण और वाष्प-चरण संदूषण नियंत्रण के लिए प्रासंगिक।
थर्मल चालकता कमरे के तापमान के करीब उच्च-शुद्धता एकल क्रिस्टल के लिए लगभग 148 W/m·K। सेमीकंडक्टर और सिरेमिक जैसे ठोस के लिए उच्च, हालांकि तांबा या चांदी से कम।
थर्मल विस्तार निम्न और घनात्मक जालिका द्वारा दिशात्मक रूप से सीमित। सटीक उपकरणों में उपयोगी, हालांकि तापमान ग्रेडिएंट्स अभी भी वेफर्स को तोड़ सकते हैं।
बैंड गैप अप्रत्यक्ष, कमरे के तापमान पर लगभग 1.12 eV। इलेक्ट्रॉनिक्स और सौर रूपांतरण के लिए उपयुक्त लेकिन डायरेक्ट-गैप सेमीकंडक्टर्स की तुलना में प्रकाश उत्सर्जन में कम कुशल।
दृश्यमान ऑप्टिक्स सामान्य बल्क रूप में मजबूत अवशोषित और स्पष्ट रूप से अपारदर्शी। पॉलिश किए गए वेफर्स सतह की कोटिंग के नीचे गहरे भूरे, भूरे-धूसर या लगभग काले दिखाई देते हैं।
इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स उच्च अपवर्तनांक और निकट और मध्य-इन्फ्रारेड के कुछ हिस्सों के माध्यम से उपयोगी संचरण। इन्फ्रारेड लेंस, खिड़कियां, सेंसर, और एकीकृत फोटोनिक्स का समर्थन करता है।
मूल सतह ऑक्साइड एक पतली सिलिकॉन-ऑक्साइड फिल्म हवा में स्वाभाविक रूप से बनती है; मोटी उच्च गुणवत्ता वाली ऑक्साइड औद्योगिक रूप से उगाई या जमा की जाती है। सतह को निष्क्रिय करता है और तकनीकी रूप से मूल्यवान इंटरफेस प्रदान करता है।
रासायनिक व्यवहार पानी में स्थिर और कई कमरे के तापमान के अम्लों के प्रति प्रतिरोधी क्योंकि सतह ऑक्साइड है; विशेष एचेंट और मजबूत क्षार द्वारा हमला किया जाता है। घरेलू सफाई आमतौर पर आवश्यक नहीं होती और कोटिंग या धातुकरण को नुकसान पहुंचा सकती है।
थोक कठोरता एक वेफर को मोड़ से नहीं बचाती। एक सिलिकॉन वेफर कांच को खरोंच सकता है जबकि हल्की मोड़, चिप्ड किनारा, थर्मल तनाव, या एक बिंदु पर दबाव से टूट सकता है।
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अर्धचालक भौतिकी: वाहक, डोपेंट, जंक्शन, और इंटरफेस

शुद्ध क्रिस्टलीय सिलिकॉन में कमरे के तापमान पर धातु की तुलना में बहुत कम मोबाइल चार्ज वाहक होते हैं। इसकी उपयोगिता तब शुरू होती है जब तापमान, प्रकाश, विद्युत क्षेत्र, और सावधानीपूर्वक चुनी गई अशुद्धियां इलेक्ट्रॉन और छिद्रों की संख्या और गति को बदलती हैं।

आंतरिक सिलिकॉन

थर्मल ऊर्जा कभी-कभी एक इलेक्ट्रॉन को बैंड गैप के पार उठाती है, पीछे एक मोबाइल रिक्त स्थान छोड़ती है जिसे छिद्र कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन और छिद्र समान संख्या में होते हैं।

एन-टाइप सिलिकॉन

डोनर परमाणु जैसे फॉस्फोरस, आर्सेनिक, या एंटिमनी इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं जो क्रिस्टल में आंतरिक वाहकों की तुलना में अधिक आसानी से चलते हैं।

पी-टाइप सिलिकॉन

एक्सेप्टर परमाणु, सबसे आमतौर पर बोरॉन, मोबाइल छिद्र बनाते हैं जो वैलेंस-बैंड संरचना के भीतर सकारात्मक चार्ज वाहक के रूप में व्यवहार करते हैं।

पी–एन जंक्शन

जहां पी-टाइप और एन-टाइप क्षेत्र मिलते हैं, चार्ज पुनर्वितरण एक आंतरिक विद्युत क्षेत्र बनाता है। डायोड, फोटोडायोड, ट्रांजिस्टर, और सौर सेल इस जंक्शन व्यवहार पर निर्भर करते हैं।

एमओएस इंटरफेस

एक नियंत्रित ऑक्साइड या संबंधित डाइलेक्ट्रिक गेट इलेक्ट्रोड को सिलिकॉन से अलग करता है। विद्युत क्षेत्र तब इंटरफेस पर एक चालक चैनल बनाते या हटाते हैं।

दोष और जाल

रिक्त स्थान, विस्थापन, अशुद्धियां, दाने की सीमाएं, डैंगलिंग बॉन्ड, और संदूषित सतहें चार्ज को फंसा सकती हैं या वाहक जीवनकाल को कम कर सकती हैं।

सामग्री की स्थिति प्रमुख वाहक यह कैसे उत्पादित होता है सामान्य भूमिका
आंतरिक सिलिकॉन बराबर संख्या में थर्मल रूप से उत्पन्न इलेक्ट्रॉन और छिद्र। अत्यंत शुद्ध क्रिस्टल बिना जानबूझकर विद्युत सक्रिय डोपेंट के। संदर्भ व्यवहार, डिटेक्टर सामग्री, और उपकरण डिजाइन के लिए प्रारंभिक बिंदु।
एन-टाइप सिलिकॉन इलेक्ट्रॉन। जानबूझकर डोनर डोपिंग, अक्सर फॉस्फोरस, आर्सेनिक, या एंटिमनी के साथ। ट्रांजिस्टर क्षेत्र, संपर्क, डायोड, सेंसर, और सौर-सेल संरचनाएं।
पी-टाइप सिलिकॉन छिद्र। जानबूझकर एक्सेप्टर डोपिंग, सबसे आमतौर पर बोरॉन के साथ। सब्सट्रेट, ट्रांजिस्टर क्षेत्र, जंक्शन, सेंसर, और फोटोवोल्टाइक उपकरण।
संपूर्ण सिलिकॉन डोनर और एक्सेप्टर परमाणुओं के बीच संतुलन द्वारा निर्धारित। दोनों प्रकार के डोपेंट मौजूद होते हैं, जानबूझकर या संदूषण के कारण। प्रतिरोधकता का सूक्ष्म नियंत्रण या अवांछित अशुद्धियों का सुधार।
डिजेनेरेटली डोप्ड सिलिकॉन बहुत उच्च इलेक्ट्रॉन या होल सांद्रता। भारी इम्प्लांटेशन, विसरण, या इन-ग्रोथ डोपिंग। कम प्रतिरोध वाले संपर्क और क्षेत्र जो आंशिक रूप से चालक की तरह व्यवहार करते हैं।
“होल” क्रिस्टल में खाली गुहा नहीं है। यह सामूहिक इलेक्ट्रॉन व्यवहार का उपयोगी वर्णन है: जब एक इलेक्ट्रॉन स्थिति खाली हो जाती है, तो पड़ोसी इलेक्ट्रॉन इस तरह से स्थानांतरित हो सकते हैं कि रिक्त स्थान जाल में एक सकारात्मक वाहक के रूप में यात्रा करता प्रतीत होता है।
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क्वार्ट्ज से इलेक्ट्रॉनिक क्रिस्टल तक

सिलिकॉन निर्माण रासायनिक और संरचनात्मक नियंत्रण की बढ़ती श्रृंखला है। क्वार्ट्ज को मेटलर्जिकल सिलिकॉन में कम किया जाता है, वाष्पशील यौगिकों के माध्यम से शुद्ध किया जाता है, पॉलीसिलिकॉन के रूप में जमा किया जाता है, इंगोट में क्रिस्टलीकृत किया जाता है, वेफर्स में काटा जाता है, और फिर सैकड़ों कड़ाई से प्रबंधित प्रक्रिया चरणों के माध्यम से पैटर्नित किया जाता है।

Conceptual production sequence from quartz to silicon wafer Quartz and carbon enter a hot furnace to produce metallurgical silicon. Chemical purification creates polysilicon, crystal growth creates an ingot, and slicing produces reflective circular wafers.
एक सरल औद्योगिक अनुक्रम: क्वार्ट्ज और कार्बन को इलेक्ट्रिक फर्नेस में कम किया जाता है, परिणामी मेटलर्जिकल सिलिकॉन को शुद्ध पॉलीसिलिकॉन में परिवर्तित किया जाता है, एक नियंत्रित क्रिस्टल इंगोट के रूप में उगाया जाता है, और इंगोट को वेफर्स में काटा और पॉलिश किया जाता है।
  • कार्बोथर्मिक कमीउच्च-शुद्धता क्वार्ट्ज या क्वार्ट्जाइट कार्बन के साथ एक सबमर्ज्ड-आर्क फर्नेस में प्रतिक्रिया करता है। सरल समग्र प्रतिक्रिया है SiO₂ + 2C → Si + 2CO।
  • मेटलर्जिकल-ग्रेड सिलिकॉनफर्नेस उत्पाद आमतौर पर लगभग 98–99% सिलिकॉन होता है, जिसमें अशुद्धियां होती हैं जो उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए बहुत अधिक होती हैं।
  • रासायनिक रूपांतरणसिलिकॉन को वाष्पशील क्लोरोसिलेन या सिलेन बनाने के लिए प्रतिक्रिया दी जाती है, जिससे बार-बार आसवन और रासायनिक शुद्धिकरण संभव होता है।
  • पॉलीसिलिकॉन जमाशुद्ध गैस गर्म सतहों या फ्लुइडाइज्ड सिस्टम में विघटित होती है, अत्यंत शुद्ध रॉड या दाने बनाती है।
  • क्रिस्टल विकासCzochralski पुलिंग या फ्लोट-ज़ोन परिष्करण नियंत्रित एकल क्रिस्टल बनाता है; कास्टिंग या दिशात्मक ठोसकरण बहु-क्रिस्टलीय सामग्री बनाता है।
  • वेफर निर्माणइंगोट को अभिविन्यस्त किया जाता है, काटा जाता है, किनारे गोल किए जाते हैं, लैप किया जाता है, नक्काशी की जाती है, और पॉलिश किया जाता है इससे पहले कि डिवाइस प्रसंस्करण शुरू हो।
1

क्वार्ट्ज को उच्च तापमान पर कम किया जाता है

इलेक्ट्रिक फर्नेस रसायन विज्ञान कार्बन युक्त प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ऑक्सीजन को हटाता है और नियंत्रित लेकिन अभी भी पर्याप्त अशुद्धियों के साथ पिघला हुआ सिलिकॉन उत्पन्न करता है।

2

सिलिकॉन को शुद्ध करने योग्य गैस में परिवर्तित किया जाता है

वाष्पशील यौगिक रासायनिक प्रसंस्करण के माध्यम से बोरॉन, फॉस्फोरस, धातुएं, कार्बन युक्त प्रजातियां, और अन्य संदूषकों को अलग करना संभव बनाते हैं।

3

अत्यंत शुद्ध पॉलीसिलिकॉन जमा किया जाता है

बहुत उच्च शुद्धता प्राप्त होती है क्योंकि प्रत्येक प्रसंस्करण चरण अशुद्धियों को अस्वीकार या अलग करता है जो अन्यथा कैरियर जीवनकाल और प्रतिरोधकता को बदल सकते हैं।

4

एक क्रिस्टल अभिविन्यास स्थापित किया जाता है

एक सीड क्रिस्टल विकास का मार्गदर्शन करता है ताकि उभरता हुआ इंगोट चयनित अभिविन्यास और नियंत्रित डोपेंट सांद्रता बनाए रखे।

5

इंगोट वेफर्स बन जाता है

वायर सॉइंग पतले डिस्क बनाता है। किनारे की फिनिशिंग, रासायनिक नक्काशी, और रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग एक सपाट, कम दोषयुक्त सतह उत्पन्न करते हैं।

6

डिवाइस परतों में बनाए जाते हैं।

ऑक्सीकरण, जमा, लिथोग्राफी, नक्काशी, इम्प्लांटेशन, प्रसार, सफाई, एनीलिंग, और धातुकरण वेफर पर इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएं बनाते हैं।

शुद्धता केवल एक आवश्यकता है। डिवाइस-ग्रेड सिलिकॉन को क्रिस्टल दोष, ऑक्सीजन, कार्बन, डोपेंट समानता, सतह कण, धातु संदूषण, तनाव, समतलता, और सूक्ष्म क्षति को भी नियंत्रित करना चाहिए।
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औद्योगिक रूप, क्रिस्टल प्रकार, और कलेक्टर नमूने

मौलिक सिलिकॉन नमूने आमतौर पर भूवैज्ञानिक संग्रहण के बजाय निर्माण के उत्पाद होते हैं। इसलिए उनकी सबसे उपयोगी उत्पत्ति औद्योगिक होती है: प्रक्रिया, शुद्धता वर्ग, वृद्धि विधि, क्रिस्टल अभिविन्यास, कोटिंग, निर्माता, तिथि, और मूल आवेदन।

धातुशास्त्रीय सिलिकॉन

गहरे स्टील-ग्रे टुकड़े जिनमें चमकीले टूटे हुए चेहरे, अनियमित अशुद्धियां, कांच जैसा टूटना, और कभी-कभी नीला या कांस्य सतह का धब्बा होता है।

पॉलीसिलिकॉन छड़

उच्च-शुद्धता जमा किया गया सिलिकॉन जिसमें एक धुंधला, गांठदार, दानेदार, या फूलगोभी जैसा सतह होता है जो एक केंद्रीय फिलामेंट के चारों ओर होता है।

पॉलीसिलिकॉन दाने

छोटे स्वतंत्र प्रवाही कण जो क्रिस्टल-वृद्धि या फोटोवोल्टाइक उत्पादन में कुशल हैंडलिंग और पिघलने के लिए बनाए जाते हैं।

सिंगल-क्रिस्टल इन्गॉट

एक बेलनाकार या आकारित क्रिस्टल जिसकी अभिविन्यास, व्यास, ऑक्सीजन स्तर, डोपेंट, और प्रतिरोधकता सावधानीपूर्वक नियंत्रित होती है।

मिरर-पॉलिश्ड वेफर

एक पतला, अत्यंत समतल डिस्क जिसमें अभिविन्यास के लिए एक नॉच या फ्लैट होता है। रंग ऑक्साइड, नाइट्राइड, फोटोरेसिस्ट, या मल्टीलेयर फिल्मों से आ सकता है।

मल्टीक्रिस्टलाइन वेफर

एक स्लाइस जिसमें कई अनाज होते हैं, अक्सर नक्काशी की गई सीमाओं, दिशात्मक बनावट, या भिन्न परावर्तकता से प्रकट होते हैं।

डेंड्रिटिक सिलिकॉन

नियंत्रित ठंडा करने के तहत उत्पन्न शाखायुक्त पिघला हुआ क्रिस्टल रूप, जो सामान्य प्राकृतिक खनिज वृद्धि से भिन्न होते हैं।

अमॉर्फस सिलिकॉन फिल्म

एक पतली जमा की गई परत जो इलेक्ट्रॉनिक्स, डिटेक्टर, डिस्प्ले, और फोटोवोल्टाइक संरचनाओं में उपयोग होती है, न कि स्वतंत्र कलेक्टर क्रिस्टल के रूप में।

ज़ोचराल्स्की सिलिकॉन

सिलिका क्रूसिबल में पिघलने से उगाया गया। इसमें नियंत्रित ऑक्सीजन हो सकता है जो यांत्रिक ताकत और दोष व्यवहार को प्रभावित करता है।

फ्लोट-ज़ोन सिलिकॉन

एक संकीर्ण पिघला हुआ क्षेत्र बिना क्रूसिबल के एक छड़ के साथ चलता है, जो असाधारण रूप से कम ऑक्सीजन और उच्च प्रतिरोधकता उत्पन्न करता है।

सौर मल्टीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन

ऐतिहासिक रूप से कई अनाज वाले ब्लॉकों में ढाला गया। अनाज की सीमाएं और अशुद्धियों को निष्क्रिय करना और सावधानीपूर्वक सेल डिज़ाइन आवश्यक होता है।

प्रसंस्कृत डाई

वेफर का एक कटा हुआ टुकड़ा जिसमें ट्रांजिस्टर, सेंसर, इंटरकनेक्ट, ऑप्टिकल संरचनाएं, या परीक्षण पैटर्न होते हैं। इसके दिखाई देने वाले रंग मुख्य रूप से सतह की फिल्मों से संबंधित होते हैं।

ऐतिहासिक वेफर

पहचाने जाने योग्य अनुसंधान कार्यक्रम, निर्माण लाइन, उपकरण पीढ़ी, या संस्था से एक प्रलेखित वेफर अपनी सामग्री मूल्य से परे तकनीकी महत्व रख सकता है।

दुर्लभ मूल सिलिकॉन

प्राकृतिक मौलिक अनाज आमतौर पर सूक्ष्मदर्शी होते हैं, विश्लेषणात्मक रूप से पहचाने जाते हैं, और एक उल्कापिंड या असामान्य स्थलीय मैट्रिक्स में निहित होते हैं, न कि बड़े ढीले क्रिस्टल के रूप में बेचे जाते हैं।

“स्थानीयता” का औद्योगिक सिलिकॉन के लिए अलग अर्थ होता है। एक वाफर या पॉलीसिलिकॉन नमूने, विकास सुविधा, परिष्करण मार्ग, निर्माता, प्रक्रिया तिथि, क्रिस्टल अभिविन्यास, और पूर्व उपयोग आमतौर पर उस खदान की तुलना में अधिक जानकारीपूर्ण होते हैं जिसने मूल क्वार्ट्ज प्रदान किया था।
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सतह रसायन विज्ञान, पतली फिल्म रंग, और इन्फ्रारेड प्रकाश

नंगे सिलिकॉन का प्राकृतिक रूप से चमकीला नीला, बैंगनी, या सोने जैसा रंग नहीं होता। ये रंग आमतौर पर तब उत्पन्न होते हैं जब प्रकाश पतली पारदर्शी फिल्म की ऊपरी और निचली सीमाओं से परावर्तित होता है। ऑक्साइड या नाइट्राइड की मोटाई में छोटे बदलाव हस्तक्षेप रंग को नाटकीय रूप से बदल देते हैं।

मूल ऑक्साइड

हवा के संपर्क में आने से एक बहुत पतली ऑक्साइड परत बनती है जो सतह को रासायनिक रूप से निष्क्रिय करती है लेकिन जीवंत दृश्य रंग बनाने के लिए बहुत पतली हो सकती है।

थर्मल ऑक्साइड

नियंत्रित ऑक्सीकरण एक घनी SiO₂ परत बनाता है जिसकी मोटाई ऑप्टिकल रूप से मापी जा सकती है और इन्सुलेशन, मास्किंग, और सतह नियंत्रण के लिए इंजीनियर की जा सकती है।

सिलिकॉन नाइट्राइड

Si₃N₄ कोटिंग्स पासिवेशन, तनाव नियंत्रण, मास्किंग, और एंटीरेफ्लेक्शन के लिए उपयोग की जाती हैं। उनके हस्तक्षेप रंग ऑक्साइड रंगों के समान या उससे अधिक हो सकते हैं।

फोटोरेसिस्ट और प्रक्रिया फिल्में

कार्बनिक रेसिस्ट, धातुएं, डाइलेक्ट्रिक्स, और मल्टीलेयर स्टैक्स अतिरिक्त रंग जोड़ते हैं जो मौलिक सिलिकॉन शरीर के रंग का प्रतिनिधित्व नहीं करते।

इन्फ्रारेड पारदर्शिता

अपने अवशोषण किनारे के नीचे, पर्याप्त शुद्ध सिलिकॉन इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम के हिस्से को पारित करता है और इसका अपवर्तनांक उच्च होता है।

मुक्त वाहक अवशोषण

भारी डोपिंग मोबाइल वाहकों को प्रस्तुत करती है जो इन्फ्रारेड विकिरण को अवशोषित करते हैं, उपयोगी ऑप्टिकल विंडो को संकीर्ण करते हैं।

देखा गया लक्षण संभावित कारण व्याख्यात्मक सावधानी
समान स्टील-ग्रे फ्रैक्चर ताजा मौलिक सिलिकॉन जिसमें बहुत कम सजावटी सतह फिल्म होती है। धातुशास्त्रीय अशुद्धियां सतह को गहरा या धब्बेदार बना सकती हैं।
नीला, बैंगनी, गुलाबी, या एम्बर वाफर ऑक्साइड, नाइट्राइड, रेसिस्ट, या मल्टीलेयर प्रक्रिया से पतली फिल्म हस्तक्षेप। केवल रंग से डोपेंट प्रकार, शुद्धता, या डिवाइस कार्य नहीं पता चलता।
मिरर-काला पॉलिश किया हुआ चेहरा दृश्यमान अवशोषण के साथ अत्यंत सपाट परावर्तक सतह। एक गहरा रूप दिखना यह नहीं दर्शाता कि सामग्री अमोर्फस या कम शुद्धता वाली है।
फ्रॉस्टेड पॉलीक्रिस्टलाइन सतह कई छोटे फेसट, दाना सीमाएं, जमा नोड्यूल, या रासायनिक नष्ट करना। बनावट प्राकृतिक क्रिस्टलीकरण के बजाय निर्माण से उत्पन्न हो सकती है।
वाफर पर रेडियल या सर्पिल निशान पॉलिशिंग, सफाई, जमा की असमानता, क्रिस्टल-विकास स्ट्रिएशन्स, या प्रक्रिया अवशेष। निर्माण इतिहास को क्षति से अलग करने के लिए पेशेवर माइक्रोस्कोपी की आवश्यकता हो सकती है।
नियमित नॉच या फ्लैट निर्मित अभिविन्यास और हैंडलिंग विशेषता। यह प्राकृतिक क्लेवेज़ क्षति नहीं है।
हस्तक्षेप रंग सतह स्टैक से संबंधित है। उस स्टैक को हटाने, नष्ट करने, साफ करने, गर्म करने, या खरोंचने से रंग स्थायी रूप से बदल सकता है, भले ही सिलिकॉन नीचे से सुरक्षित रहे।
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आवेदन: चट्टान-निर्माण रसायन विज्ञान से प्रोग्रामेबल सतहों तक

सिलिकॉन का प्रभाव कंप्यूटर प्रोसेसर से कहीं अधिक व्यापक है। इसके यौगिक भूवैज्ञानिक सामग्री पर हावी हैं, जबकि शुद्ध तत्वीय सिलिकॉन ऊर्जा रूपांतरण, संवेदन, यांत्रिकी, ऑप्टिक्स, रसायन विज्ञान, और सटीक मापन का समर्थन करता है।

कांच और सिरेमिक

सिलिका और सिलिकेट्स खिड़कियां, फाइबर, ऑप्टिकल ग्लास, पोर्सिलेन, रिफ्रैक्टरीज, ग्लेज़, प्रयोगशाला उपकरण, और तकनीकी सिरेमिक बनाते हैं।

सीमेंट और कंक्रीट

कैल्शियम सिलिकेट्स पोर्टलैंड सीमेंट हाइड्रेशन और कंक्रीट में शक्ति विकास को नियंत्रित करते हैं।

एकीकृत सर्किट

सिलिकॉन वेफर लॉजिक, मेमोरी, एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स, पावर कंट्रोल, संचार, और मिश्रित-सिग्नल सिस्टम ले जाते हैं।

फोटोवोल्टाइक

क्रिस्टलीय सिलिकॉन सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है, जंक्शनों पर फोटोजेनरेटेड कैरियर्स को अलग करता है, और अधिकांश पारंपरिक सौर मॉड्यूल का आधार बना रहता है।

MEMS और सेंसर

माइक्रोमशीन किए गए सिलिकॉन त्वरक, दबाव सेंसर, माइक्रोफोन, जाइरोस्कोप, द्रव प्रणाली, और अनुनाद संरचनाएं बनाते हैं।

अवरक्त और फोटोनिक्स

उच्च अपवर्तकांक और अवरक्त संचरण वेवगाइड्स, मॉड्यूलेटर, डिटेक्टर, लेंस, और एकीकृत ऑप्टिकल सर्किट सक्षम करते हैं।

धातुकर्म मिश्रधातु

सिलिकॉन कास्टेबिलिटी में सुधार करता है, स्टील को डीऑक्सिडाइज करता है, एल्यूमीनियम-मिश्रधातु व्यवहार को बदलता है, और ताप-प्रतिरोधी सिलिसाइड्स में भाग लेता है।

सिलिकॉन सामग्री

औद्योगिक सिलिकॉन रसायन अंततः सीलेंट्स, इलास्टोमर्स, स्नेहक, एनकैप्सुलेंट्स, चिकित्सा-ग्रेड सामग्री, और ताप-प्रतिरोधी पॉलीमर्स प्रदान करता है।

सटीक मेट्रोलॉजी

अत्यंत शुद्ध, आइसोटोपिक रूप से नियंत्रित सिलिकॉन क्रिस्टल और गोले आयामी मापन और मौलिक स्थिरांक अनुसंधान का समर्थन करते हैं।

क्वांटम उपकरण

आइसोटोपिक रूप से शुद्ध सिलिकॉन स्पिन-आधारित क्वांटम अवस्थाओं के आसपास चुंबकीय शोर को कम कर सकता है और एक परिपक्व निर्माण मंच प्रदान कर सकता है।

सिलिकॉन का तकनीकी लाभ संचयी है। प्रचुरता महत्वपूर्ण है, लेकिन ऑक्साइड गुणवत्ता, वेफर आकार, शुद्धिकरण, यांत्रिक शक्ति, तापीय व्यवहार, लिथोग्राफिक संगतता, आपूर्ति अवसंरचना, और दशकों की प्रक्रिया परिष्करण भी महत्वपूर्ण हैं।
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पहचान और सामान्य समान दिखने वाले

थोक तत्वीय सिलिकॉन को सबसे विश्वसनीय रूप से इसकी धात्विक उपस्थिति के लिए कम घनत्व, भंगुर शंखाकार टूटना, गहरा ग्रे रंग, कठोर सतह, धात्विक लचीलेपन की कमी, और औद्योगिक उत्पत्ति के संयोजन के माध्यम से पहचाना जाता है। तैयार वेफर को ज्यामिति, नोट्च, पॉलिश, और प्रसंस्करण परतों द्वारा क्षेत्र परीक्षणों की तुलना में अधिक आसानी से पहचाना जाता है।

गैर-विनाशकारी परीक्षा अनुक्रम

एक चमकीले चेहरे का परीक्षण करने से पहले पूरी वस्तु का अध्ययन करें। औद्योगिक सामग्री के लिए, पैकेजिंग, लेबल, प्रक्रिया चिह्न, अभिविन्यास नोट्च, और संबंधित हार्डवेयर टूटने की तुलना में अधिक जानकारी प्रदान कर सकते हैं।

  • वस्तु वर्ग की पहचान करें स्मेल्टर सिलिकॉन, पॉलीसिलिकॉन, एकल क्रिस्टल, वेफर, डाई, कोटेड सब्सट्रेट, मिश्रधातु, या नकल को अलग करें।
  • गुणात्मक रूप से घनत्व का आकलन करें सिलिकॉन समान आकार के गेलेना, हेमेटाइट, स्टील, या सिलिकॉन कार्बाइड की तुलना में अप्रत्याशित रूप से हल्का महसूस होता है।
  • टूटने की ज्यामिति का निरीक्षण करेंशेल जैसी वक्रता, तेज किनारे, परावर्तक तल, और अनाज-सीमा भिन्नता देखें।
  • सतह स्टैक की जांच करेंनिर्धारित करें कि रंग ऑक्साइड, नाइट्राइड, धातु, रेसिस्ट, संदूषण, या सजावटी कोटिंग से आता है।
  • अनाज संरचना देखेंबहु-क्रिस्टलीय सामग्री में पहलू, अनाज, पृथक अशुद्धियाँ, और अनियमित टूटने के रास्ते दिख सकते हैं।
  • चुंबकत्व की जांच करेंशुद्ध सिलिकॉन फेरोमैग्नेटिक नहीं होता; मजबूत प्रतिक्रिया फेरोसिलिकॉन, संलग्न धातु, या संदूषण का संकेत देती है।
  • वेफर पर खरोंच परीक्षण से बचेंकठोरता परीक्षण पॉलिश सतहों को नष्ट कर देते हैं और किनारे से दरारें शुरू कर सकते हैं।
  • आवश्यक होने पर विश्लेषण करेंरमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, एक्स-रे विवर्तन, प्रतिरोधकता, अवरक्त संचरण, और संघटनात्मक विधियाँ सामग्री और प्रक्रिया की स्थिति की पुष्टि कर सकती हैं।
सामग्री क्यों यह सिलिकॉन जैसा लग सकता है उपयोगी भेद
क्वार्ट्ज या सिलिका कांच समान कठोरता, शंखाकार टूटना, और सिलिकॉन-समृद्ध रसायन विज्ञान। क्वार्ट्ज और कांच SiO₂ होते हैं, आमतौर पर पारदर्शी या अर्धपारदर्शी और गैर-धात्विक; मौलिक सिलिकॉन दृश्य प्रकाश में गहरा और अपारदर्शी होता है।
सिलिकॉन कार्बाइड गहरा सहसंयोजक पदार्थ जिसमें धात्विक या इरिडिसेंट सतहें होती हैं। SiC बहुत कठोर, घना होता है, और आमतौर पर मजबूत कृत्रिम इरिडिसेंस या क्रिस्टलीय प्लेटलेट्स दिखाता है।
गैलेना सीसा-ग्रे धात्विक रूप और नाजुक व्यवहार। गैलेना बहुत भारी, नरम, और पूर्ण घनाकार टूटने वाला होता है।
हीमेटाइट स्टील-ग्रे धात्विक या उप-धात्विक सतहें। हीमेटाइट अधिक घना होता है और लाल-भूरा धब्बा बनाता है।
ग्रेफाइट गहरा ग्रे रंग, अर्ध-धात्विक चमक, और विद्युत चालकता। ग्रेफाइट बहुत नरम, चिकना होता है, गहरा निशान छोड़ता है, और लचीले फ्लेक्स में टूटता है।
फेरोसिलिकॉन प्रचुर सिलिकॉन वाले औद्योगिक गहरे धात्विक टुकड़े। उच्च घनत्व, संभव चुंबकत्व, धात्विक मिश्र धातु चरण, और रसायन विज्ञान जिसमें पर्याप्त लोहे की मात्रा हो।
धात्विक कांच या स्लैग गहरा परावर्तक टूटना और अनियमित औद्योगिक आकार। बुलबुले, प्रवाह बनावट, परिवर्तनीय घनत्व, मिश्रित संघटन, और क्रिस्टलीय सिलिकॉन के संकेतों का अभाव।
कोटेड कांच का वेफर रंगीन पतली फिल्मों वाला सपाट गोलाकार सब्सट्रेट। किनारे से संचरण, कम घनत्व, टूटने का व्यवहार, और ऑप्टिकल परीक्षण कांच को सिलिकॉन से अलग करते हैं।
केवल रंग से वेफर की पहचान नहीं की जा सकती। नीला, बैंगनी, सोना, हरा, और गुलाबी फिल्में सिलिकॉन, कांच, नीलम, सिलिकॉन कार्बाइड, क्वार्ट्ज, या यौगिक-सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट्स पर हो सकती हैं।
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पृथक्करण, सेमीकंडक्टर विज्ञान, और सिलिकॉन प्लेटफ़ॉर्म का उदय

सिलिकॉन का इतिहास खनिज विश्लेषण से रासायनिक पृथक्करण, नाजुक प्रयोगशाला सामग्री से अल्ट्रा-शुद्ध क्रिस्टल, और व्यक्तिगत रेक्टिफायर्स से एकीकृत प्रणालियों तक बढ़ा है। निर्णायक परिवर्तन केवल तत्व की खोज नहीं था, बल्कि इसकी शुद्धता, सतह, क्रिस्टल दोषों और इंटरफेस को नियंत्रित करना सीखना था।

सिलिका को एक अज्ञात तत्व के ऑक्साइड के रूप में मान्यता मिली

रसायनज्ञों ने समझा कि क्वार्ट्ज़ और संबंधित सामग्री में एक घटक होता है जो सामान्य अपचयन के प्रति प्रतिरोधी होता है, लेकिन पृथक्करण कठिन था क्योंकि सिलिकॉन ऑक्सीजन से मजबूत बंधन बनाता है।

अशुद्ध सिलिकॉन तैयार किया गया और अंग्रेज़ी नाम विकसित हुआ

प्रारंभिक अपचयन प्रयोगों ने सिलिकॉन युक्त सामग्री का उत्पादन किया, जबकि नाम "सिलिकॉन" ने धातु तत्व नामों पर सीधे आधारित रूपों को प्रतिस्थापित किया।

जोंस जैकब बर्जेलियस ने अमोर्फस सिलिकॉन को पृथक किया

बर्जेलियस ने एक काफी शुद्ध मौलिक सामग्री का उत्पादन और वर्णन किया, जिससे सिलिकॉन की रासायनिक पहचान की नींव रखी गई।

क्रिस्टलीय सिलिकॉन तैयार किया गया

हेनरी सेंट-क्लेयर डेविल ने क्रिस्टलीय सिलिकॉन प्राप्त किया, जिससे इसकी चमक, भंगुरता, और संरचना का अध्ययन अधिक सुलभ हुआ।

सिलिकॉन एक इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टर सामग्री बनता है

पॉइंट-कॉन्टैक्ट उपकरण और क्रिस्टल डिटेक्टरों ने उच्च-शुद्धता क्रिस्टल वृद्धि से पहले रेक्टिफिकेशन प्रदर्शित किया, जिसने आधुनिक सेमीकंडक्टर अभियांत्रिकी को संभव बनाया।

उच्च-शुद्धता सिलिकॉन ट्रांजिस्टर और व्यावहारिक सौर सेल सक्षम करता है

शुद्धिकरण, डोपेंट नियंत्रण, जंक्शन गठन, और क्रिस्टल वृद्धि ने सिलिकॉन को जर्मेनियम के लिए एक बढ़ती व्यावहारिक विकल्प के रूप में स्थापित किया।

सतह निष्क्रियकरण, समतलीकरण प्रक्रिया, और MOS उपकरण निर्माण को बदलते हैं

नियंत्रित सिलिकॉन-ऑक्साइड इंटरफेस ने सतहों की सुरक्षा, उपकरणों को फोटोग्राफिक रूप से परिभाषित करने, और घने इंटीग्रेटेड सर्किट बनाने को संभव बनाया।

सिलिकॉन फोटovoltaics, MEMS, फोटोनिक्स, मेट्रोलॉजी, और क्वांटम अनुसंधान में फैलता है

वही निर्माण प्लेटफ़ॉर्म अब ऊर्जा रूपांतरण, यांत्रिक सेंसर, ऑप्टिकल सर्किट, समस्थानिक नियंत्रित क्रिस्टल, और नैनोस्केल उपकरणों का समर्थन करता है।

सिलिकॉन इसलिए आधारभूत नहीं बना क्योंकि यह अपने प्राकृतिक अवस्था में विशेष रूप से अच्छी तरह से चालक है। यह इसलिए आधारभूत बना क्योंकि इसकी चालकता, सतह, ज्यामिति, और इंटरफेस असाधारण सटीकता के साथ नियंत्रित किए जा सकते हैं।

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मूल्यांकन, उत्पत्ति, और सापेक्ष महत्व

सिलिकॉन का कोई सार्वभौमिक कलेक्टर-ग्रेडिंग सिस्टम नहीं है। एक मोटा स्मेल्टर टुकड़ा, पॉलीसिलिकॉन रॉड, वैज्ञानिक एकल क्रिस्टल, उत्पादन वेफर, पैटर्न वाला डाई, प्रारंभिक सौर सेल, ऐतिहासिक इंटीग्रेटेड सर्किट, और दुर्लभ प्राकृतिक दाना अलग-अलग प्राथमिकताएं मांगते हैं।

सामग्री पहचान

पुष्टि करें कि वस्तु मौलिक सिलिकॉन है, मिश्रधातु है, सिलिकॉन कार्बाइड है, कोटेड ग्लास है, संसाधित सेमीकंडक्टर है, या कोई अन्य औद्योगिक सामग्री है।

क्रिस्टल का रूप

मोनोक्रिस्टलाइन, पॉलीक्रिस्टलाइन, डेंड्रिटिक, अमोर्फस-फिल्म, छिद्रपूर्ण, टूटा हुआ, कटा हुआ, पॉलिश किया हुआ, या जमा किया हुआ रूप रिकॉर्ड करें।

सतह की अखंडता

किनारों के चिप्स, क्लेवेज़, खरोंच, धुंधलापन, उंगलियों के निशान, ऑक्साइड रंग, डेलैमिनेशन, संक्षारण, और टूटी हुई धातुकरण की जांच करें।

प्रक्रिया स्रोत

निर्माता, विकास विधि, सुविधा, वेफर अभिविन्यास, डोपेंट, प्रतिरोधकता, व्यास, तिथि, और इच्छित उपयोग दृश्य पूर्णता से अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

ऐतिहासिक संदर्भ

अनुसंधान लेबल, निर्माण पीढ़ी, संस्था, उपकरण प्रकार, पैकेजिंग, और दस्तावेज़ीकरण तकनीकी महत्व स्थापित कर सकते हैं।

प्राकृतिक स्रोत

मूल सिलिकॉन के दावे के लिए स्थान, होस्ट सामग्री, विश्लेषणात्मक प्रमाण, और मूल मैट्रिक्स का संरक्षण आवश्यक है।

वस्तु प्रकार प्राथमिकता देने योग्य विशेषताएं जांच के बिंदु
धातुशास्त्रीय सिलिकॉन टुकड़ा प्रतिनिधि टूटना, औद्योगिक स्रोत, अशुद्धि बनावट, आकार, और स्थिर सतह। फेरोसिलिकॉन प्रतिस्थापन, स्लैग, कोटिंग, ऑक्सीकरण, तेज किनारे, और गुम स्रोत।
पॉलीसिलिकॉन रॉड या कण जमा होने की आकृति, शुद्धता दस्तावेज़ीकरण, उत्पादन विधि, और अखंड संरचना। संदूषण, हैंडलिंग अवशेष, टूटा फिलामेंट, कोटिंग, और भ्रामक प्राकृतिक-क्रिस्टल दावे।
एकल-क्रिस्टल वेफर व्यास, अभिविन्यास, नोटच, मोटाई, पॉलिश, डोपेंट, प्रतिरोधकता, और विकास विधि। किनारे के चिप्स, माइक्रोक्रैक, विकृति, खरोंच, संदूषण, कोटिंग, और अज्ञात प्रक्रिया इतिहास।
पैटर्न वाला वेफर उपकरण या परीक्षण पैटर्न, निर्माण संदर्भ, तिथि, डाई लेआउट, दस्तावेज़ीकरण, और सतह संरक्षण। जंग लगी धातु, डेलैमिनेटेड फिल्में, फोटोरेसिस्ट अवशेष, टूटा किनारा, और अपूर्ण स्रोत।
ऐतिहासिक डाई या सर्किट पहचाने जाने योग्य कार्य, निर्माता, तिथि, पैकेज, संस्था, और तकनीकी संदर्भ। पुनः पैकेजिंग, हटाए गए लेबल, नकली चिह्न, टूटे हुए बंधन, और गुम दस्तावेज।
मूल सिलिकॉन नमूना प्राकृतिक मैट्रिक्स, सटीक स्थान, विश्लेषणात्मक पुष्टि, पैमाना, और प्रकाशन इतिहास। औद्योगिक संदूषण, स्मेल्टर सामग्री, प्रभाव मलबा, कृत्रिम एम्बेडिंग, और असमर्थित दावा।
सबसे उच्च शुद्धता हमेशा सबसे अधिक महत्व नहीं रखती। एक दस्तावेजीकृत प्रारंभिक वेफर, असामान्य प्रक्रिया-नियंत्रण नमूना, असफल अनुसंधान क्रिस्टल, या मूल सूक्ष्मदर्शी घटना एक गुमनाम दर्पण-चमड़े वाले डिस्क की तुलना में अधिक सूचनात्मक हो सकती है।
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देखभाल, भंडारण, प्रदर्शन, और कार्यशाला सुरक्षा

थोक तत्वीय सिलिकॉन सामान्य इनडोर परिस्थितियों में रासायनिक रूप से स्थिर होता है, लेकिन इसके किनारे भंगुर होते हैं और प्रसंस्कृत सतहों पर नाजुक ऑक्साइड, नाइट्राइड, धातु, पॉलिमर, या उपकरण संरचनाएं हो सकती हैं। देखभाल केवल सिलिकॉन सब्सट्रेट के बजाय पूरे वस्तु के लिए होनी चाहिए।

थोक टुकड़े

अनियमित टुकड़ों को पैडेड माउंट्स में सहारा दें, उन्हें गिरने से बचाएं, और तेज टूटे किनारों को पड़ोसी नमूनों और हाथों से दूर रखें।

नग्न वेफर्स

साफ़ दस्ताने या उपयुक्त वेफर उपकरणों के साथ किनारे से संभालें। मोड़ने, किनारे पर दबाव डालने, बिना सेपरेटर के स्टैक करने, और रेत के संपर्क से बचें।

कोटेड वेफर्स

रंगीन सतह को पानी, शराब, सॉल्वेंट, डिटर्जेंट, या पोंछने के लिए सहनशील मानने से बचें। दिखाई देने वाली फिल्म सिलिकॉन की तुलना में नरम और कम स्थिर हो सकती है।

प्रसंस्कृत उपकरण

धातु लाइनों, बॉन्ड पैड, पॉलिमर, और पैकेज्ड सर्किट संक्षारण या डेलैमिनेट हो सकते हैं। सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक डिवाइसों के लिए भी इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज सावधानियां आवश्यक हो सकती हैं।

धूल नियंत्रण

सिलिकॉन को अनायास सूखा पीसना, रेतना, ड्रिल करना, या कुचलना न करें। उपयुक्त गीली विधियों या स्थानीय निकासी और उपयुक्त आंख और श्वसन सुरक्षा का उपयोग करें।

अज्ञात औद्योगिक स्क्रैप

प्रसंस्कृत सामग्री में धातु फिल्म, डोपेंट, अवशेष, सोल्डर, फोटोरेसिस्ट, या संदूषण हो सकता है जो सामने की सतह से दिखाई नहीं देता।

जोखिम संभावित प्रभाव रोकथाम दृष्टिकोण
किनारा प्रभाव चिपिंग, रेडियल दरारें, क्लिवेज प्रसार, और तेज टुकड़े। पैडेड समर्थन, किनारा-स्वच्छ माउंट, और अलग भंडारण का उपयोग करें।
वाफर फ्लेक्सर छोटे मोड़ या पूर्व-मौजूद किनारे की खामी से अचानक पूर्ण टूटना। समान समर्थन के साथ उठाएं और कभी भी वाफर को तंग होल्डर में जबरदस्ती न डालें।
घिसाऊ धूल स्थायी खरोंच, धुंधलापन, पॉलिश की हानि, और पतली फिल्मों को नुकसान। पोंछने से पहले साफ़ हवा के बल्ब या नियंत्रित गैर-संपर्क विधि से ढीले कण हटा दें।
घरेलू सॉल्वेंट या क्लीनर स्वेलिंग, कोटिंग हानि, धातु संक्षारण, अवशेष, और परिवर्तित हस्तक्षेप रंग से बचें। प्रसंस्कृत सतहों पर कोई अस्थायी रासायनिक सफाई न करें।
थर्मल ग्रेडिएंट तनाव दरार, फिल्म डेलैमिनेशन, और धातुकरण विफलता। आग, भाप, गर्म प्लेट, तीव्र लैंप, और अचानक तापमान परिवर्तन से बचें।
इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज कार्यात्मक या ऐतिहासिक रूप से महत्वपूर्ण सक्रिय सर्किटरी को नुकसान। जहां डिवाइस विद्युत रूप से सक्रिय या असुरक्षित रहता है, वहां एंटीस्टैटिक हैंडलिंग का उपयोग करें।
सूखी कटाई या पीसाई तेज हवाई कण और संभावित ज्वलनशील सूक्ष्म पाउडर। पेशेवर रूप से उपयुक्त धूल नियंत्रण का उपयोग करें और अज्ञात कोटेड स्क्रैप को संसाधित करने से बचें।
अस्थिर माउंट वाफर स्लिप, किनारा दबाव, टूटना, और कठोर क्लिप्स के खिलाफ घिसाव। कोई पॉइंट लोडिंग न होने वाले व्यापक निष्क्रिय समर्थन का उपयोग करें।
सफाई प्रक्रिया इतिहास को संरक्षित करनी चाहिए। हल्का ऑक्साइड रंग, फोटोरेसिस्ट अवशेष, परीक्षण चिह्न, जमा किनारा, या पैटर्न वाली फिल्म नमूने के तकनीकी रिकॉर्ड का हिस्सा हो सकते हैं, न कि हटाने योग्य गंदगी।
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दस्तावेजीकरण और जिम्मेदार विवरण

एक मजबूत सिलिकॉन रिकॉर्ड तत्वीय संरचना, शुद्धता वर्ग, क्रिस्टल संरचना, औद्योगिक रूप, प्रक्रिया इतिहास, कोटिंग, डिवाइस स्थिति, प्राकृतिक उत्पत्ति, और स्थिति को अलग करता है। केवल "सिलिकॉन क्रिस्टल" अधिकांश जानकारी को छुपा सकता है जो एक नमूने को अर्थपूर्ण बनाती है।

सामग्री पहचान

तत्वीय सिलिकॉन, फेरोसिलिकॉन, सिलिकॉन कार्बाइड, कोटेड सिलिकॉन, ग्लास सब्सट्रेट, पॉलीसिलिकॉन, या अन्य पुष्टि सामग्री रिकॉर्ड करें।

क्रिस्टलिनिटी

एकल क्रिस्टल, बहु-क्रिस्टलीय, पॉलीक्रिस्टलीय, अमोर्फस, छिद्रपूर्ण, डेंड्रिटिक, या अज्ञात संरचना का दस्तावेजीकरण करें।

वृद्धि और परिष्करण विधि

जहां ज्ञात हो, धातु विज्ञान गलाने, सिमेन्स जमा, फ्लुइडाइज्ड-बेड ग्रेन्यूल, चोक्राल्स्की वृद्धि, फ्लोट-ज़ोन वृद्धि, कास्टिंग, या फिल्म जमा का उल्लेख करें।

इलेक्ट्रॉनिक विनिर्देशन

ओरिएंटेशन, डोपेंट, चालकता प्रकार, प्रतिरोधकता, व्यास, मोटाई, समतलता, ऑक्सीजन वर्ग, और डिवाइस अनुप्रयोग को संरक्षित करें।

सतह स्टैक

नंगे, ऑक्सीकृत, नाइट्राइडेड, मेटलाइज्ड, फोटोरेसिस्ट-लेपित, निष्क्रिय, पैटर्नयुक्त, नक्काशीदार, या पैक किए गए स्थिति का वर्णन करें।

मूल और स्थिति

निर्माता, संस्था, परियोजना, तिथि, पैकेजिंग, पूर्व उपयोग, एज चिप्स, खरोंच, संदूषण, मरम्मत, और तस्वीरें बनाए रखें।

एक संक्षिप्त विवरण सटीक रह सकता है। “Czochralski-उगाया गया p-प्रकार एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन वाफर, (100) अभिविन्यास, थर्मली ऑक्सीकृत, पैटर्नयुक्त परीक्षण डाई, नॉच पर एज चिप, निर्माता द्वारा प्रलेखित” “नीले सिलिकॉन डिस्क” की तुलना में काफी अधिक जानकारी देता है।
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समकालीन प्रतीकवाद और प्रतिबिंबात्मक अर्थ

सिलिकॉन के आधुनिक प्रतीकात्मक पठन सीधे इसके वास्तविक भौतिक व्यवहार से प्रेरित हो सकते हैं: चार गुना संरचना, नियंत्रित अशुद्धि, चयनात्मक चालकता, परतदार इंटरफेस, सटीक पैटर्निंग, और प्रचुर खनिज कच्चे माल को एक सटीक क्रिस्टल प्लेटफ़ॉर्म में बदलना। ये विषय प्राचीन सिलिकॉन परंपराओं के दावे नहीं बल्कि समकालीन प्रतिबिंब हैं।

जटिलता से पहले संरचना

एक विशाल इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम बार-बार स्थानीय संबंधों से शुरू होता है: प्रत्येक परमाणु चार पड़ोसियों से पूर्वानुमानित रूप से जुड़ा होता है।

छोटे जोड़, बड़े प्रभाव

सूक्ष्म डोपेंट सांद्रता चालकता को कई गुना बदल सकती है, यह सुझाव देती है कि सावधानीपूर्वक चुने गए इनपुट्स बेतरतीब प्रचुरता से अधिक महत्वपूर्ण हैं।

इंटरफेस कार्य बनाते हैं

सिलिकॉन और एक इन्सुलेटिंग परत के बीच की सीमा केवल विभाजन नहीं है; यह वह जगह है जहाँ नियंत्रित चैनल और उपकरण संभव होते हैं।

शुद्धिकरण के रूप में चयन

इलेक्ट्रॉनिक शुद्धता एकल नाटकीय हटाने के बजाय बार-बार पृथक्करण और मापन के माध्यम से प्राप्त होती है।

पैटर्नयुक्त सीमा

एक उपयोगी सर्किट हर जगह चालक नहीं होता। यह जानबूझकर क्षेत्रों, बाधाओं, और जंक्शनों के माध्यम से गति निर्देशित करता है।

सतह और आंतरिक भाग

वाफर का रंग केवल नैनोमीटर मोटी फिल्म से संबंधित हो सकता है, जो हमें याद दिलाता है कि प्रस्तुति और अंतर्निहित संरचना संबंधित हैं लेकिन समान नहीं।

वाफर-मून समीक्षा

  1. एक ऐसा सिस्टम चुनें जो जटिल महसूस होता है क्योंकि हर भाग को समान रूप से चालक माना जा रहा है।
  2. केंद्रीय संरचना की पहचान करें जिसे स्थिर रहना चाहिए।
  3. एक इनपुट बढ़ाने के लिए नामित करें, एक अशुद्धि हटाने के लिए, और एक सीमा मजबूत करने के लिए।
  4. परिभाषित करें कि गति कहाँ आसान होनी चाहिए और कहाँ प्रतिरोध उपयोगी है।
  5. एक ऐसा मापने योग्य क्रिया चुनें जो पूरे सिस्टम को पुनर्निर्मित किए बिना उसे बदल दे।
  6. एक पूर्ण चक्र के बाद परिणाम की समीक्षा करें और एक बार में केवल एक चर को समायोजित करें।
प्रतीकात्मक प्रतिबिंब तब उपयोगी होता है जब यह एक प्रेक्षित अभ्यास को बदलता है। सिलिकॉन एक साफ़ इंटरफ़ेस, एक चयनित इनपुट, एक संरक्षित सीमा, या एक ऐसा मार्ग उत्पन्न कर सकता है जिसके माध्यम से ऊर्जा और ध्यान जानबूझकर प्रवाहित हो सकते हैं।
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विशेषज्ञ सिलिकॉन गाइड्स में आगे बढ़ें

सिलिकॉन को तत्वीय क्रिस्टलोग्राफी, सेमीकंडक्टर ऑप्टिक्स, भूविज्ञान, औद्योगिक शोधन, पॉलीक्रिस्टलीय संरचना, तकनीकी इतिहास, आधुनिक प्रतीकवाद, और प्रतिबिंबात्मक अभ्यास के माध्यम से खोजा जा सकता है।

मौलिक संरचना और ऑप्टिक्स सिलिकॉन: भौतिक और ऑप्टिकल विशेषताएं डायमंड-क्यूबिक बंधन, घनत्व, कठोरता, विभाजन, बैंड गैप, तापीय व्यवहार, इन्फ्रारेड संचरण, ऑक्साइड परतें, और पहचान। पृथ्वी और सामग्री की उत्पत्ति सिलिकॉन: गठन, भूविज्ञान, और प्रकार पर्पटी खनिजों में सिलिकॉन, सिलिका चक्र, दुर्लभ मूल उपस्थिति, औद्योगिक कमी, एकल-क्रिस्टल वृद्धि, अमोर्फस रूप, और संबंधित यौगिक। मूल्यांकन और उत्पत्ति सिलिकॉन: मूल्यांकन और स्थान शुद्धता, क्रिस्टलीयता, वेफर की स्थिति, औद्योगिक उत्पत्ति, प्राकृतिक उपस्थिति, कोटिंग्स, प्रक्रिया इतिहास, लेबल, और देखभाल। दाने और सीमाएं पॉलीक्रिस्टलीन सिलिकॉन: भौतिक और ऑप्टिकल विशेषताएं दाना संरचना, सीमा दोष, टूटना, नक्काशी, परावर्तकता, वाहक व्यवहार, अशुद्धि पृथक्करण, और एकल क्रिस्टल के साथ तुलना। इतिहास और प्रौद्योगिकी सिलिकॉन: इतिहास और सांस्कृतिक महत्व प्रारंभिक सामग्री संस्कृति में सिलिका, मौलिक पृथक्करण, अर्धचालक विकास, सौर ऊर्जा, एकीकृत सर्किट, और सिलिकॉन युग की सांस्कृतिक भाषा। औद्योगिक क्रिस्टलीकरण पॉलीक्रिस्टलीन सिलिकॉन: गठन और प्रकार पॉलीसिलिकॉन जमावट, दाना नाभिकीयकरण, कास्टिंग, दिशात्मक ठोसकरण, सौर कच्चा माल, आकृति विज्ञान, शुद्धिकरण, और औद्योगिक रूप। मिथक और आधुनिक व्याख्या सिलिकॉन: किंवदंतियां और मिथक पुराने पत्थर के प्रतीकवाद, आधुनिक तकनीकी मिथक, डिजिटल युग के रूपक, विज्ञान कथा, और समकालीन आध्यात्मिक व्याख्या के बीच सावधानीपूर्वक भेद। केंद्रित परावर्तक अभ्यास द वेफर मून इंटरफेस, नियंत्रित इनपुट, चयनात्मक चालकता, परतदार प्रकाश, और एक मापनीय परिवर्तन के इर्द-गिर्द निर्मित एक संरचित अभ्यास।
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अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या सिलिकॉन एक धातु है?

सिलिकॉन पारंपरिक रूप से एक मेटालॉइड के रूप में वर्गीकृत है। इसका सतह धातु जैसा दिखता है लेकिन यह एक सहसंयोजित अर्धचालक है जिसकी चालकता सामान्य धातु की तुलना में तापमान और डोपेंट पर बहुत अधिक निर्भर करती है।

क्या सिलिकॉन और सिलिका एक ही हैं?

नहीं। सिलिकॉन तत्व Si है। सिलिका सिलिकॉन डाइऑक्साइड, SiO₂ है, जिसमें क्वार्ट्ज़, क्रिस्टोबेलाइट, ट्रिडाइमाइट, ओपल, सिलिका ग्लास, और उच्च-दबाव रूप शामिल हैं।

क्या सिलिकॉन और सिलिकॉन एक ही हैं?

नहीं। सिलिकॉन एक सिंथेटिक पॉलिमर परिवार है जिसमें सिलिकॉन-ऑक्सीजन की वैकल्पिक रीढ़ और कार्बनिक साइड समूह होते हैं। सिलिकॉन रबर, तेल, रेजिन, और सीलेंट मौलिक सिलिकॉन नहीं हैं।

मूल सिलिकॉन इतना दुर्लभ क्यों है?

सिलिकॉन ऑक्सीजन के साथ मजबूत बंधन बनाता है और आसानी से सिलिका और सिलिकेट संरचनाओं में प्रवेश करता है। प्राकृतिक मौलिक सिलिकॉन असामान्य रूप से कम करने वाली परिस्थितियों की मांग करता है और आमतौर पर सूक्ष्मदर्शी होता है।

सिलिकॉन वेफर नीला या बैंगनी क्यों दिखता है?

रंग आमतौर पर एक पतली ऑक्साइड, नाइट्राइड, फोटोरेसिस्ट, या मल्टीलेयर फिल्म में हस्तक्षेप से आता है। खुद सिलिकॉन पॉलिश किए जाने पर गहरा ग्रे से लगभग काला होता है।

कंप्यूटर चिप्स के लिए सिलिकॉन का उपयोग क्यों किया जाता है?

सिलिकॉन एक उपयोगी बैंड गैप, उच्च गुणवत्ता वाली मूल और थर्मल ऑक्साइड, उत्कृष्ट सतह निष्क्रियता, पर्याप्त थर्मल चालकता, यांत्रिक मजबूती, प्रचुर मात्रा में कच्चा माल, परिपक्व शुद्धिकरण, और अत्यधिक विकसित निर्माण विधियों को संयोजित करता है।

p-प्रकार और n-प्रकार सिलिकॉन में क्या अंतर है?

p-प्रकार सिलिकॉन में स्वीकर्ता डोपेंट होते हैं जो होल्स को बहुमत कैरियर बनाते हैं। n-प्रकार सिलिकॉन में दाता डोपेंट होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को बहुमत कैरियर बनाते हैं।

होल क्या है?

होल वह प्रभावी धनात्मक कैरियर है जो वैलेंस बैंड में एक गायब इलेक्ट्रॉन स्थिति से जुड़ा होता है। यह ऐसा व्यवहार करता है जैसे धनात्मक आवेश क्रिस्टल के माध्यम से चलता है।

पॉलीसिलिकॉन क्या है?

पॉलीसिलिकॉन उच्च-शुद्धता पॉलीक्रिस्टलीय मौलिक सिलिकॉन है। इसे आमतौर पर छड़ें, टुकड़े, या दाने के रूप में जमा किया जाता है और बाद में वेफर या सौर-सेल उत्पादन के लिए पिघलाया जाता है।

पॉलीक्रिस्टलीय और मोनोक्रिस्टलीय सिलिकॉन में क्या अंतर है?

मोनोक्रिस्टलीय सिलिकॉन उपयोगी आयतन में एक क्रिस्टल अभिविन्यास बनाए रखता है। पॉलीक्रिस्टलीय सिलिकॉन में कई दाने होते हैं जो सीमाओं द्वारा अलग होते हैं, जो टूटने, अशुद्धि वितरण, और कैरियर परिवहन को प्रभावित करते हैं।

अमॉर्फस सिलिकॉन क्या है?

अमॉर्फस सिलिकॉन में लंबी दूरी का क्रिस्टल क्रम नहीं होता और इसे आमतौर पर एक पतली फिल्म के रूप में जमा किया जाता है। हाइड्रोजन आमतौर पर डैंगलिंग बॉन्ड्स को निष्क्रिय करने और इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार में सुधार के लिए जोड़ा जाता है।

Czochralski सिलिकॉन क्या है?

यह एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन है जिसे सिलिका क्रूसिबल में रखे गए पिघले सिलिकॉन से धीरे-धीरे बीज को खींचकर और घुमाकर उगाया जाता है। अधिकांश पारंपरिक बड़े सेमीकंडक्टर वेफर्स इस विधि से उत्पन्न होते हैं।

फ्लोट-ज़ोन सिलिकॉन क्या है?

फ्लोट-ज़ोन सिलिकॉन को सिलिकॉन रॉड के साथ एक संकीर्ण पिघली हुई क्षेत्र को बिना क्रूसिबल के स्थानांतरित करके शुद्ध और क्रिस्टलीकृत किया जाता है। यह बहुत कम ऑक्सीजन सामग्री और उच्च प्रतिरोधकता प्राप्त कर सकता है।

सिलिकॉन दृश्य प्रकाश में अपारदर्शी क्यों है लेकिन अवरक्त ऑप्टिक्स के लिए उपयोगी है?

दृश्य फोटॉन आमतौर पर सिलिकॉन के इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के माध्यम से अवशोषित होने के लिए पर्याप्त ऊर्जा रखते हैं। कम-ऊर्जा अवरक्त फोटॉन पर्याप्त शुद्ध सामग्री के माध्यम से आवेदन-निर्भर तरंगदैर्ध्य सीमा में गुजर सकते हैं।

क्या सिलिकॉन स्वाभाविक रूप से बिजली संचालित करता है?

शुद्ध सिलिकॉन कमरे के तापमान पर धातु की तुलना में केवल कमजोर रूप से चालक होता है। गर्मी, प्रकाश, दोष, और जानबूझकर डोपिंग इसकी चालकता को नाटकीय रूप से बढ़ा सकते हैं।

सिलिकॉन गर्म होने पर चालकता क्यों बढ़ती है?

ताप अधिक इलेक्ट्रॉनों को बैंड गैप के पार उत्तेजित करता है, जिससे अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े बनते हैं। बढ़ती कैरियर आबादी जाल कंपन के कारण गतिशीलता में कमी को मात दे सकती है।

क्या मौलिक सिलिकॉन कांच को खरोंच सकता है?

एक तेज सिलिकॉन किनारा कई सामान्य कांचों को खरोंच सकता है क्योंकि इसकी कठोरता लगभग मोस पैमाने पर 6.5–7 के आसपास होती है। एक तैयार वेफर या प्रलेखित नमूने का परीक्षण आवश्यक नहीं है और यह स्थायी रूप से नुकसान पहुंचा सकता है।

अगर सिलिकॉन कठोर है तो वह इतनी आसानी से क्यों टूटता है?

कठोरता खरोंच के प्रति प्रतिरोध को मापती है, टूटने के प्रति प्रतिरोध को नहीं। सिलिकॉन का दिशात्मक सहसंयोजक जाल सख्त लेकिन भंगुर होता है, और पतली वेफर्स किनारे की दोषों और मुड़ने के प्रति संवेदनशील होती हैं।

क्या सिलिकॉन को पानी से साफ किया जा सकता है?

नग्न बल्क सिलिकॉन संक्षिप्त जल संपर्क सहन करता है, लेकिन संसाधित वेफर में फिल्में, धातुएं, पॉलिमर, या अवशेष हो सकते हैं जो ऐसा नहीं करते। एक अज्ञात संसाधित नमूने के लिए सूखी गैर-संपर्क सफाई सुरक्षित डिफ़ॉल्ट है।

क्या मैं टूटा हुआ सिलिकॉन वेफर पॉलिश कर सकता हूँ?

पॉलिशिंग मौजूदा सतह को हटा देती है और ऑक्साइड रंग, उपकरण परतों, उत्पत्ति, और किनारे की ज्यामिति को नष्ट कर सकती है। यह सूक्ष्म धूल भी उत्पन्न करती है और इसे सहजता से नहीं करना चाहिए।

क्या सिलिकॉन कार्बाइड सिलिकॉन का एक रूप है?

सिलिकॉन कार्बाइड में सिलिकॉन होता है, लेकिन यह एक अलग यौगिक है जिसका सूत्र SiC है। यह तत्व सिलिकॉन की तुलना में कठोर, घना, अधिक ताप-प्रतिरोधी, और इलेक्ट्रॉनिक रूप से भिन्न है।

वेफर में नॉच का क्या मतलब है?

नॉच एक निर्मित अभिविन्यास और हैंडलिंग सुविधा है। यह स्वचालित उपकरणों को वेफर को संरेखित करने में मदद करता है और क्रिस्टलोग्राफिक संदर्भ दिशा की पहचान करता है।

क्या ऑक्साइड का रंग सटीक फिल्म मोटाई बता सकता है?

रंग नियंत्रित प्रकाश व्यवस्था के तहत एक अनुमानित संकेत प्रदान कर सकता है, लेकिन सटीक मोटाई के लिए कैलिब्रेटेड ऑप्टिकल मापन आवश्यक है क्योंकि रंग कोण, सब्सट्रेट, अपवर्तनांक, और अतिरिक्त परतों पर भी निर्भर करता है।

नमूना लेबल पर क्या दिखना चाहिए?

तत्वीय पहचान, शुद्धता या ग्रेड, एकल या पॉलीक्रिस्टलीय रूप, विकास विधि, वेफर अभिविन्यास, डोपेंट और प्रतिरोधकता यदि ज्ञात हो, कोटिंग, निर्माता, तिथि, पिछला उपयोग, और स्थिति रिकॉर्ड करें।

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अंतिम प्रतिबिंब

सिलिकॉन एक सरल स्थानीय नियम से शुरू होता है: प्रत्येक परमाणु चार दिशात्मक बंध बनाता है। क्रिस्टल में दोहराए जाने पर, यह नियम एक ऐसा जाल बनाता है जो सटीक उपकरणों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त कठोर होता है फिर भी क्षतिग्रस्त किनारे से टूटने के लिए नाजुक होता है। वही बंधन एक अप्रत्यक्ष बैंड गैप, मध्यम थर्मल चालकता, उच्च इन्फ्रारेड अपवर्तनांक, और एक सतह उत्पन्न करता है जो असाधारण रूप से नियंत्रित ऑक्साइड को धारण कर सकती है।

भूविज्ञान में, सिलिकॉन शायद ही कभी अकेला होता है। यह ऑक्सीजन के साथ जुड़कर टेट्राहेड्रा बनाता है, और वे टेट्राहेड्रा अलग-अलग समूहों, रिंगों, श्रृंखलाओं, शीटों, और फ्रेमवर्क में बदल जाते हैं। इनके माध्यम से सिलिकॉन मेंटल खनिजों, ज्वालामुखीय कांच, ग्रेनाइट, मिट्टी, मृदा, रेत, डायटम शेल, कंक्रीट, पोर्सिलेन, और खिड़कियों में प्रवेश करता है।

औद्योगिक प्रसंस्करण उस प्राकृतिक प्रवृत्ति को ऑक्सीकरण की ओर उलट देता है। क्वार्ट्ज को कम किया जाता है, अस्थिर यौगिकों के माध्यम से शुद्ध किया जाता है, पॉलीसिलिकॉन के रूप में जमा किया जाता है, नियंत्रित क्रिस्टल में उगाया जाता है, वेफर्स में काटा जाता है, और बार-बार जोड़ने और हटाने के चक्रों के माध्यम से पैटर्नित किया जाता है। सूक्ष्म डोपेंट्स विद्युत व्यवहार को पुनर्निर्देशित करते हैं; नैनोमीटर-स्तरीय फिल्में रंग और इंटरफेस को पुनः आकार देती हैं; सूक्ष्म दोष निर्धारित करते हैं कि कोई उपकरण काम करता है या विफल होता है।

सिलिकॉन की पूरी समझ खनिज विज्ञान, क्रिस्टलोग्राफी, थर्मोडायनामिक्स, ठोस-राज्य भौतिकी, प्रकाशिकी, धातुकर्म, रसायन विज्ञान, निर्माण, इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा, संरक्षण, और तकनीकी इतिहास को जोड़ती है। इसकी परिभाषित विशेषता यह नहीं है कि यह स्वाभाविक रूप से चालक है या दृश्य रूप से शानदार है। यह है कि एक प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला चट्टान बनाने वाला तत्व शुद्ध, संरचित, और पैटर्नित किया जा सकता है जब तक कि पदार्थ स्वयं प्रोग्राम योग्य न बन जाए।

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