Чистый оксид алюминия может находиться в нескольких кристаллических формах: α-Al2O3

(корунд), γ-Al2O3, δ-Al2O3, θ-Al2O3, χ-Al2O3 и др.

Оксид алюминия ( α-Al2O3 ), как минерал, называется корунд. Крупные прозрачные кристаллы корунда используются, как драгоценные камни. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: красный корунд называется рубином, синий, традиционно – сапфиром. Согласно принятым в ювелирном деле правилам, сапфиром называют кристаллический α-оксид алюминия любой окраски кроме красной. В настоящее время кристаллы ювелирного корунда выращивают искусственно, но природные камни всё равно ценятся дороже, хотя по виду и не отличаются. Также корунд применяется как огнеупорный материал.

Остальные кристаллические формы используются, как правило, в качестве катализаторов, адсорбентов, инертных наполнителей в физических исследованиях и химической промышленности.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B7%D1%91%D0%BC

5 Дальнейшее изложение представлений о механизме полупроводимости основано на материалах сайта http://www.webknow.ru/.

6 В 2006 г. суммарный мировой выпуск солнечных батарей на основе кристаллического кремния (монокристаллического, поликристаллического и аморфных тонких пленок на базе монокристаллического кремния) увеличился на 43% -до 2283 МВт, что соответствует 91% мирового производства солнечных батарей.

http://www.metalbulletin.ru/analytics_articles.php?id=2989

7 Диоксид SiO2 (кремнезем) - бесцветное кристаллическое, аморфное или стеклообразное вещество. Обладает развитым полиморфизмом. Стабильная при нормальных условиях полиморфная модификация — α-кварц (низкотемпературный). Другие полиморфные модификации:

β-кварц (высокотемпературный)

кристобалит

тридимит

коэсит стишовит (образуется при очень высоком давлении и умеренной температуре, впервые

обнаружен на месте эпицентра ядерного взрыва)

обсидиан (аморфный кварц) – природное кварцевое стекло.

Минералы и разновидности кварца

Горный хрусталь — кристаллы бесцветного прозрачного кварца Раухтопаз (дымчатый кварц) — светло-серый или светло-бурый Морион — черный Аметист — фиолетовый Цитрин — лимонно-желтый

Авантюрин — желтоватый или мерцающий буровато-красный. Празем — зеленый (из-за включений актинолита)

Волосатик — горный хрусталь с с включениями тонкоигольчатых кристаллов рутила, турмалина и или других минералов образующих игольчатые кристаллы

Халцедон — скрытокристаллическая тонковолокнистая разновидность. Полупрозрачен или просвечивает, цвет от белого до медово-жёлтого.

Агат — слоисто-полосчатая разновидность халцедона.

Кремень — тонкозернистые скрытокристаллические агрегаты кремнезема непостоянного состава, состоящие в основном из кварца и в меньшей степени халцедона, кристобалита, иногда с присутствием небольшого количества опала. Обычно находятся в виде конкреций или гальки, возникающей при их разрушении.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86

Распространение в природе

Содержание свободного диоксида кремния в земной коре 12%; он входит также в состав горных пород в виде различных силикатов или в виде смесей с другими минералами (граниты). Кварц - один из наиболее распространенных минералов, намного реже встречаются тридимит, кристобалит, халцедоны, опалы. Мелкие, различно ориентированные кристаллы кварца образуют "жильный" кварц. При разрушении горных пород возникают кварцевые пески, уплотнение которых приводит к образованию песчаников и кварцитов. Hаиболее чистый кварц - горный хрусталь, кристаллы которого могут достигать нескольких метров и весить десятки тонн. Природные месторождения кремнезема образуют также трепел, диатомит и др. Из кремнезема построены панцири диатомовых водорослей, скелеты некоторых губок; он упрочняет стебли растений - хвощей, бамбука, тростника, содержится в соломе, ответствен за окремнение форм живых организмов растений. В крови и плазме человека концентрация кремнезема составляет 0,001% по массе.

http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2178.html

8 Последние 40 лет в качестве основного материала для диэлектрика затвора использовался диоксид кремния (SiO2), что было обусловлено его технологичностью и возможностью систематического улучшения характеристик транзисторов по мере уменьшения их размеров. На сегодняшний день в транзисторах, производимых корпорацией Intel, толщина слоя диэлектрика затвора из диоксида кремния составляет всего 1,2 нанометра — то есть сопоставима с пятью атомарными слоями! Фактически, это уже близко к физическому пределу для данного материала.

Поэтому при переходе к 45-нм нормам техпроцесса для создания затворов транзисторов с малыми токами утечек инженерам Intel пришлось использовать новый материал для диэлектрика

— так называемый high-k диэлектрик.

Предельно "истончившийся" слой диоксида кремния был заменен на более толстый слой материала на базе солей гафния с высоким показателем диэлектрической проницаемости k (high- k), в результате чего ток утечки удалось сократить более чем в десять раз по сравнению с традиционным диоксидом кремния, сохранив при этом возможность корректно и стабильно управлять работой транзистора.

Хватит ли столь редкого элемента для массового производства миллионов чипов? Специалисты считают, что повода для беспокойства нет. Бернард Мейерсон, главный

технолог IBM, выразил ситуацию образно так: если взять один кубический сантиметр гафния и распределить его по поверхности слоем такой толщины, которая используется в чипах, то пленкой из гафния будет покрыта площадь, равная 10 футбольным полям. Причем, эта оценка взята с запасом в "худшую" сторону: во-первых, используется не чистый гафний, а его оксид, а во-вторых, толщина слоя по мере совершенствования технологии будет постоянно снижаться.

http://www.technograd.com/atic/1556

9 Силаны (кремневодороды, гидриды кремния) имеют общую формулу SinH2n+2, где n = 1 - 8. Силаны – аналоги предельных углеводородов, отличаются от них неустойчивостью цепей —Si—Si —. Высший известный член гомологического ряда – октасилан Si8H18.

Моносилан SiH4 и дисилан Si2Нб – бесцветные газы с неприятным запахом, остальные силаны – бесцветные легко подвижные, ядовитые, летучие жидкости с еще более неприятным запахом. Силаны легко гидролизуются:

SiH4 + 2Н2О= SiO2+ 4Н2

Очень энергично окисляются, а потому пирофорны. Дисилан взрывается при контакте с воздухом. Наиболее термически стоек моносилан, tразл.= 500 °С в отсутствие катализаторов, в стеклянном сосуде он разлагается при 300 °С.

Применяют в различных реакциях органического синтеза (получение ценных кремнийорганических полимеров и др.)

http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4053.html http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%8B

In + Sb = InSb,

так как давление насыщенных паров обоих компонент – In и Sb – низкое, можно их синтезировать обычным сплавлением простых веществ в кварцевом реакторе в вакууме (P< 0,1 Па) при температуре 800–850° С. Это серые с металлическим блеском кристаллы, температура плавления 525° С, плотность 5775 кг/м3.

Антимонид индия отличается чрезвычайно высокой подвижностью электронов и благодаря этому InSb используется в изготовлении малоинерционных датчиков Холла, находящих разнообразное применение в приборах для измерения напряженности постоянных и переменных магнитных полей и токов. Другой областью применения антимонида индия является изготовление инфракрасных детекторов, поскольку его электропроводность сильно меняется под действием инфракрасного излучения, которое, в большей или меньшей степени, испускают все окружающие тела в зависимости от степени их нагрева. Именно на регистрации ИК-излучения, испускаемого разными телами с различной интенсивностью, основано действие приборов ночного видения. На основе InSb можно создавать фотоприемники, работающие в дальней ИК-области. Такие приемники, однако, работают при сильном охлаждении (до 2–4 К). Антимонид индия с успехом используется и при изготовлении различного рода преобразователей, термоэлектрических генераторов и некоторых других электротехнических устройств.

Арсенид индия – серые кристаллы с металлическим блеском, температура плавления 943° С. Поскольку мышьяк очень летуч, при синтезе соединение разлагается сразу после образования. Чтобы предотвратить разложение, нужно в объеме реактора поддерживать равновесное давление паров мышьяка. Для наиболее удобного регулирования давления паров мышьяка предложена оригинальная конструкция т.н. двухзонной печи. Такая печь обладает двумя температурными зонами, в одной из которых находится расплавленный индий, а в другой мышьяк. Реакция проходит между расплавом индия и парами мышьяка по уравнению

In + As = InAs.

Температура нагревателя в зоне с мышьяком регулируется таким образом, чтобы поддерживалось равновесное давление паров As (32,7 кПа при 800–900° С) при синтезе арсенида индия.

Фосфид индия – серые кристаллы с металлическим блеском, Тпл = 1070° С, плотность 4787 кг/м3. Наиболее трудно получаемый, с точки зрения экспериментального оформления, пниктогенид индия. Высокое давление паров фосфора над расплавом InP значительно затрудняет его синтез и процедуру очистки, поэтому значительное внимание приходится уделять чистоте исходных компонентов – фосфора и индия (их чистота должна быть не ниже, чем 99,9999%).

Фосфид индия можно назвать одним из важнейших полупроводниковых материалов. Он сочетает в себе высокую подвижность носителей заряда, относительно большую ширину запрещенной зоны, прямой характер межзонных переходов и благоприятные теплофизические характеристики. Основные сферы использования фосфида индия СВЧ-техника и оптоэлектроника. На основе фосфида индия изготавливают полевые транзисторы, электронные осцилляторы и усилители, его оценивают как один из наиболее перспективных материалов для создания быстродействующих интегральных схем малой энергоемкости. Кроме того, в связи с быстрым развитием волоконно-оптических линий связи, резко возросло использование фосфида индия в качестве подложки для твердых растворов In-Ga-As-P, применяемых для создания эффективных излучателей и приемников электромагнитного излучения для спектральной области, соответствующей прозрачности световодов из кварцевых стекловолокон. Фосфид индия – перспективный материал для превращения солнечной энергии в электрическую.

Наибольшее применение в полупроводниковой технике находят не чистые пниктогениды индия, а их твердые растворы или растворы с пниктогенидами галлия, например системы GaP-InSb, InAs-InP, InP-GaSb и многие другие. Изменение состава таких растворов позволяет плавно контролировать важнейшие физико-химические свойства получаемых полупроводников, тем самым расширяя функциональные возможности и повышая рабочие параметры электронных устройств на их основе. Принципы синтеза таких растворов сходны с принципами изготовления полупроводников из индивидуальных веществ

http://www.krugosvet.ru/articles/124/1012457/print.htm

Сегодня по методу Чохральского производится практически весь кремний для полупроводников во всем мире.

Кроме того, в 1924 г. Чохральский также запатентовал состав нового сплава без содержания олова, который замечательно пригодился для отлива колесных пар. Патент на сплав сначала приобрела немецкая железная дорога (поэтому в Германии он называется bahnmetal), а затем его закупили также СССР, США и Чехия. Ян Чохральский - автор многих изобретений, как крупных, так и имеющих узкое применение. Например, используемый в парикмахерских всего мира состав для горячей химической завивки готовится по его рецептуре.

http://en.wikipedia.org/wiki/Jan_Czochralski

16 Но уже появились разработки и «обратного процесса» - не наращивания на изначально чистом кремнии слоев оксида в качестве изолятора, а восстановление изначально чистого кварца до кремния и создание таким образом на кварцевой поверхности слоя полупроводникового кремния.

Японские ученые из университета Киото предложили новую дешевую технологию производства кремния для нужд полупроводниковой индустрии.

В новой технологии кремний из кварца восстанавливается всего при 850 °С, а в перспективе температура может быть снижена и до пятисот градусов. Кварцевую пластину с присоединенным к ней металлическим проводником погружают в ванну с расплавом хлорида кальция. При пропускании по проводнику электрического тока (вторым полюсом служит помещенный в ванну графитовый электрод) в точке контакта с кварцем происходит постепенная ионизация атомов кислорода, переходящих в расплав. В результате в месте касания проводника медленно образуется островок относительно чистого кремния. Восстановленный кремний проводит электрический ток дальше по пластине и помогает тем самым восстанавливать соседние атомы — островок растет как плесень.

Используя достаточно тонкий проводник, на изолирующей кварцевой подложке можно вырастить любой нужный микрорисунок, а отсюда уже недалеко и до полноценного чипа. Сегодня в полупроводниковой индустрии широко используют лишь обратный процесс, когда изолирующие слои кварца в чипе получают путем окисления чистого кремния. Если же удастся восстановить кремний из кварца, не загубив чип, это заметно расширит возможности инженеров и технологов.

http://www.computerra.ru/xterra/homo/27672/

17 Как же менялись технологические возможности изготовления булей? Сначала в установках, управляемых исключительно вручную, выращивали були диаметром 25 мм (в странах Запада – 1 дюйм). Затем установки стали автоматическими, понимание процесса и управление им улучшились, диаметр були вырос до 50 мм. Со временем перешли на 75-, 100- и даже на 150миллиметровые були. Сегодня промышленность выпускает и 300-мм були:

Почему же нельзя сразу сделать крупные установки? Неужели не найдется механиков и электротехников, способных рассчитать и спроектировать механизмы вращения и подъема кристаллов, а также электрические нагреватели? Оказывается, все далеко не просто: дело не в механической части и не в мощности нагревателей.