硅材料是当今电子工业中最重要的半导体材料，它具有其他材料无法相比的优势，在半导
体材料中，是当之无愧的 “第一把交椅”。为什么这样说呢？看看下面的数据就会清楚。
（１）硅是重要的基础材料。硅材料是半导体工业中最重要元素半导体材料，是微电子工业
和太阳能光伏工业的基础材料。硅的化学稳定性好，本身对环境没有污染，又具有良好的半导
体材料特性。因此，硅是应用最广泛的半导体材料，尤其是在太阳能光伏工业上应用更为广
泛，仅多晶硅和单晶硅占了太阳能光伏材料的９０％左右。除了多晶硅和单晶硅外，还有非晶
硅也是太阳能的光伏材料之一。
（２）硅的资源丰富。硅材料是半导体工业中最重要且应用最广泛的元素半导体材料，是微
电子工业和太阳能工业的基础材料，其用量很大。但硅的资源相当丰富，是地壳中最多的元素
之一，仅次于氧，在地壳中的丰度达２６％左右。
（３）硅具有特殊的物理化学性能和良好的半导体性质。硅熔化时体积缩小，固化时体积增
大，这一性质与水基本相同。硅材料的硬度高，脆性大，具有良好的半导体性质，其本征载流
子浓度为１．５×１０１０个／ｃｍ３，本征电阻率为１．５×１０１０Ω·ｃｍ，电子迁移率为１３５０ｃｍ２／（Ｖ·
ｓ），空穴迁移率为４８０ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）。
（４）硅的禁带宽、漏电流小。硅的禁带宽 （１．１ｅＶ），漏电流小。随着１９４７年双极型晶体
管的发明，开始出现固态电子器件。刚开始用于制造二极管和三极管的半导体材料是锗（Ｇｅ），然而，由于锗的禁带窄小 （０．６６ｅＶ），引起ＰＮ 结反向时锗中有相当大的漏电流。这
一点限制了锗器件只能在低于１００°时才能工作。此外，集成电路平面处理需要能在半导体表
面上生成一层钝化层。氧化锗能作为钝化层，但难以生成，而且其溶于水，在８００℃时分解。
这些限制使锗在作为制造集成电路的材料方面，与硅比起来相形见绌。硅的禁带更宽
（１．１ｅＶ），漏电流小，因此可以生产出最高工作温度达１５０℃左右的硅器件。此外，硅的氧化
物，ＳｉＯ２ 易于生成，而且化学性质十分稳定。
（５）硅耐高温。硅耐高温，抗辐射性能较好，可靠性高。因此特别适宜制作大功率器件，
目前的集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。
（６）硅容易制造。硅是最容易制造的半导体材料，在半导体材料中，硅单晶的直径最大。
目前，生产直径１２ｉｎ的单晶硅棒已是成熟技术，而且生产１８ｉｎ的单晶硅棒也已不是什么难题
了。而砷化镓单晶的最大直径仅为６．１８ｉｎ。
（７）硅晶体完整性好。硅晶体的完整性最好。在成锭的半导体材料方面，硅单晶的晶体完
整性最好，现在已经可以生产出无位错单晶。到目前为止，用其他半导体材料生长无位错单晶
还没有成功的例子。
（８）硅成本低。在半导体材料中，硅半导体材料的生产成本最低。
至今，人类对半导体硅材料的应用还不到百年，但由于硅半导体材料具有独特的性质，使
它成为现代电子工业和信息社会的基础，其发展已成了２０世纪材料和电子领域的里程碑，它
的应用直接促进了全球科学技术的飞速发展。近１０年来，它又成为了太阳能光伏产业大厦的
“奠基石”，现有的太阳能光伏电池，有９０％以上是用半导体硅材料制造的。电子工业和信息
社会离不开半导体硅，太阳能光伏产业也离不开半导体硅。因而有人说，将来的社会是半导体
硅的天下，它的前途是光明的，就像东方初升的太阳一样，光芒四射。
