硅的中子嬗變摻雜是什么意思？硅的中子嬗變摻雜是一種特殊的摻雜技術(shù)，它利用中子與硅材料中的原子發(fā)生核反應(yīng)，從而改變硅的晶體結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)，而且在硅材料科學(xué)和電子工程領(lǐng)域，中子嬗變摻雜是一種有效的手段，用于調(diào)整硅材料的導(dǎo)電性、電阻率以及其他電學(xué)特性，下面就一起去看看硅屬于什么元素吧！
硅的中子嬗變摻雜是什么意思
半導(dǎo)體材料
硅仍然是最主要的半導(dǎo)體材料 。單晶硅是集成電路的關(guān)鍵材料，要求大直徑、高純度、高均勻性和高完整度 。隨著超大規(guī)模集成電路的集成度的不斷提高，對單晶硅的均勻性和完整度的要求也不斷提高 。前面我們已經(jīng)在固體中的離子注入里講過，單晶硅的摻雜是超大規(guī)模集成電路的五大關(guān)鍵工藝之一 。這里我們再介紹一種硅的獨(dú)特的摻雜方法——中子嬗變摻雜 。
中子嬗變摻雜的原理很簡單也很獨(dú)特，是一個名叫K.拉克-霍羅維茨在1951年提出來的 。它與熱擴(kuò)散和離子注入都不一樣，不是從外部摻進(jìn)去的，而是利用核反應(yīng)堆中的中子，通過選擇的核反應(yīng)，在單晶硅內(nèi)部中產(chǎn)生出原來不存在的新元素(摻雜元素)，從而達(dá)到單晶硅摻雜的目的 。天然硅是由三種穩(wěn)定同位素組成，其中30Si占3.1% 。
我們的目的就是使30Si在熱中子的照射下發(fā)生核反應(yīng)，可以用下面的式子來表示：30Si+n→31Si+γ31Si→31P+β在上面的式子中，n代表中子 ， γ代表γ粒子，β代表β粒子 。30Si俘獲一個熱中子后變成放射性同位素31Si，同時放出一個γ粒子 。31Si的放射性半衰期為2.6小時，它釋放出一個β粒子后就嬗變成穩(wěn)定同位素31P ， 這就完成了單晶硅的摻磷過程 。這種獨(dú)特的摻雜方法到底有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?主要的有以下幾點(diǎn)：
(1)由于30Si在硅中的分布非常均勻和中子有比較大的射程，因此最終生成的穩(wěn)定同位素31P的分布也就很均勻 ， 即摻雜的均勻性很好 ， 從而可以得到電阻率很均勻的單晶硅 。
(2)通過控制中子通量(單位面積上的中子數(shù))和照射時間，可以準(zhǔn)確地控制核反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量，也就是說可以準(zhǔn)確地控制摻雜量 。
(3)摻雜的純度高，不會產(chǎn)生有害元素的污染 。因此用這種方法可以得到優(yōu)質(zhì)的摻雜單晶硅，特別適用于制作高壓大功率電子器件 。中子嬗變摻雜的單晶硅的缺點(diǎn)是還有殘余放射性 ， 這是因?yàn)樵谥凶诱丈涞倪^程中伴隨產(chǎn)生的放射性同位素32P，半衰期為14.3天 。因此在中子照射后需要擱置一段時間(約70天)才能去除殘余放射性 。
這可能在某種程度上限制了此項(xiàng)技術(shù)的更加廣泛的應(yīng)用 。在國際上是1974年就成功地用核反應(yīng)堆熱中子對單晶硅進(jìn)行中子嬗變摻雜 ， 并開始實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn) 。中國原子能科學(xué)研究院也從70年代后期開始用核反應(yīng)堆熱中子進(jìn)行單晶硅的中子嬗變摻雜，取得很好的效果 。目前，中子嬗變摻雜單晶硅已經(jīng)成為工業(yè)產(chǎn)品 ， 產(chǎn)量逐年增加 。
硅屬于什么元素
非金屬元素
硅是一種非金屬元素，也是一種半導(dǎo)體材料，可用于制作半導(dǎo)體器件和集成電路 ， 舊稱“矽”，元素符號是Si，原子序數(shù)為14.屬于元素周期表上第三周期 ， IVA族的類金屬元素，相對原子質(zhì)量28.0855.有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體 。
硅在地殼中的含量僅次于氧 ， 在自然界中，硅極少以單質(zhì)的形式出現(xiàn)，而是以復(fù)雜的硅酸鹽或二氧化硅的形式 ， 廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中，構(gòu)成地殼總質(zhì)量的26.4% 。
硅單質(zhì)為灰黑色晶體，有金屬光澤 ， 硬而脆，具有金剛石晶格，熔點(diǎn)為1410℃ ， 沸點(diǎn)為2355℃，密度在2.32～2.34g/cm3之間，硬度為7.
硅在常溫下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不與空氣、水和大多數(shù)強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng)，但能和氮?dú)?、氟氣、氫氟酸以及?qiáng)堿溶液反應(yīng) 。
【硅的中子嬗變摻雜是什么意思，硅屬于什么元素】高純單晶硅是一種重要的半導(dǎo)體材料 ， 是新能源開發(fā)必不可少的材料之一，二氧化硅常用于制造玻璃，硅酸鈉俗稱水玻璃 ， 常用于木材防火，其他的硅酸鹽也是制作各種陶瓷材料的必備原料 。
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