硅(Si)是较早且也是应用最为广泛的半导体材料。最早半导体晶体管采用的是锗(Ge)基材料, 但是由于Ge储量少、提纯难度大等原因,逐步被Si所替代。Si 因为储量丰富、技术成熟、成本 低等特点,成为应用最广的半导体材料,目前广泛被应用在各类分立器件和集成电路、电子信息网络工程等领域。
硅的三大主要用途?硅有两种同素异性体:无定形硅和晶体硅。无定形硅是棕色粉末。晶体硅是纯灰色、不透明而有光泽的等轴八面晶体。它有如石墨的导电性。熔点为1410℃,沸点为2355℃。
无定形硅的化学性质比晶体硅活泼得多。它在通常条件下就能和氟作用,生成四氟化硅(SiF4无色气体,有窒息性气味);在400~600℃时,能和氧、氯、溴、硫等非金属反应;高温时,也能和氮生成氮化硅(Si3N4),和碳生成碳化硅(SiC,俗称金刚砂,熔点高,硬度大,工业上用作耐火材料和磨料),和某些金属(如锂、镁、铁、钴等)生成硅化物(其中锂、镁形成离子型硅化物,铁、钴等则形成金属型硅化物,具有类似合金的结构)。
硅除能溶于硝酸和氢氟酸的混合酸外,和其余的酸(包括王水、氢氟酸在内)均无作用。但它能溶在强碱溶液中,生成硅酸盐,并放出氢气:
Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2↑
硅主要用于钢铁工业。它能使碳在液态铁内的溶解度降低,在制造球墨铸铁时用作墨化剂;在炼钢时用作去氧剂,以还原在冶炼过程中所形成的氧化铁。硅与铁的合金称为硅钢。含硅4%的铁具有很大的导磁性,用于制造变压器;含硅达15%以上的铁有突出的耐酸性能,是极好的耐酸材料。超纯硅是一种良好的半导体材料,用途日益广泛。
单质硅由于制取方法和条件的不同,有的呈晶态,有的是无定形的。比较纯净的晶体硅是用铝热法还原氟硅酸钾K2SiF6而制得的。
3K2SiF6 4Al3Si 2K[AlF4] 2K2[AlF5]
在工业上晶体硅是用碳在电炉内还原硅石来制备的。
无定形硅是用白砂子与镁粉混合,经过煅烧而制得的。
SiO2 2Mg2MgO Si
用这种方法制得的硅,它的化学活泼性要比前两法所制得的高得多。
前有机硅产品繁多,品种牌号多达万种,常用的就有4000余种,大致可分为原料、中间体、产品及制品三大类,用途如下:
由于有机硅具有优异的性能,因此它的应用范围非常广泛。它不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用,而且也用于国民经济各部门,其应用范围已扩大到:建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等等。
硅油及其衍生物的主要应用为:脱膜剂、减震油、介电油、液压油、热传递油、扩散泵油、消泡剂、润滑剂、疏水剂、油漆添加剂、抛光剂、化妆品和日常生活用品添加剂、