Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА»

(НГТУ)

Институт Физико-химических технологий и материаловедения

Кафедра «Нанотехнологии и биотехнологии»

Курсовая работа

По теме: «Кремний»

Выполнил студент:

гр. 19 - НТ

Егоров В.В.

Принял:

Воротынцев В.М.

Нижний Новгород, 2021

Содержание

• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 1.1 История
• 1.2 Нахождение в природе
• 1.3 Происхождение названия
• 1.4 Биологическая роль
• 1.5 В организме человека
• 2. Свойства кремния
• 2.1 Химические свойства
• 2.2 Физические свойства
• 2.3 Электрофизические свойства
• 3. Применение и получение кремния
• 3.1 Получение кремния
• 3.2 Применение в медицине
• 3.3 Применение в строительстве и легкой промышленности
• 3.4 Применение в тяжелой промышленности
• 3.5 Применение в энергетике, электрике и электронике
• Заключение
• Список литературы


Введение

Кремний - один из важных элементов. Вернадский написал свой знаменитый труд: "Никакой организм не может существовать без кремния" (1944 г). В справочнике по химии (изд. Минск: "Слово", 1977 г.) в разделе "Кремний" сообщается: "...кремний - исключительно важный полупроводниковый материал, используемый для изготовления микроэлектронных устройств - "микросхем". Он используется в производстве солнечных батарей, превращает солнечную энергию в электрическую. Среди 104 элементов периодической системы у кремния особая роль. Он - пьезоэлемент. Он может превращать один вид энергии в другой. Механическую в электрическую, световую в тепловую и др.". Именно кремний лежит в основе энергоинформационного обмена в космосе и на Земле. Из таблицы химического состава Земли, ее "Живого Вещества" и космических систем- звезд, Солнца видно, что самым распространенным элементом в этом мире является кислород - 47 %, второе место занимает кремний - 29,5 %, а содержание остальных элементов - значительно меньше.Самыми распространенным полупроводником в производстве электронных компонентов является кремний, так как запасы его на планете практически безграничны.

1. Теоретическая часть

1.1 История

Природные соединения кремния или силиция - двуокись кремния (кремнезема) - известны очень давно. Древние люди хорошо знали горный хрусталь, или кварц, а также драгоценные камни, представляющие собой окрашенный в разные цвета кварц (аметист, дымчатый кварц, хальцедон, хризопраз, топаз, оникс и др.) Элементарный кремний был получен лишь в XIX в., хотя попытки разложить кремнезем предпринимались еще Шееле и Лавуазье, Дзви (с помощью Вольтова столба), Гей-Люссаком и Тенаром (химическим путем). Верцелиус, стремясь разложить кремнезем, нагревал его в смеси с железным порошком и углем до 1500° С и получил при этом ферросилиций. Лишь в 1823 r. при исследованиях соединений плавиковой кислоты, в том числе Si, он получил свободный аморфный кремний ("радикал кремнезема") взаимодействием паров фтористого кремния и калия. Сент Клер-Девилль в 1855 г. получил кристаллический кремний.

1.2 Нахождение в природе

Содержание кремния в земной коре составляет по разным данным 27,6-29,5 % по массе. Таким образом, по распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Концентрация в морской воде 3 мг/л. В морской воде кремния содержится даже больше, чем фосфора, столь необходимого для жизни на Земле. Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма - соединений на основе диоксида кремния (IV) Si (около12 % массы земной коры). Основные минералы и горные породы, образуемые диоксидом кремния - это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень, полевые шпаты. Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты.

Отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде. кремний происхождение природа промышленность

Кремний содержится в большинстве минералов и руд. Необходимые месторождения кварцитов и кварцевых песков есть в очень многих странах мира. Однако, для получения более качественного продукта или для повышения показателей рентабельности, выгоднее использование сырья с максимальным содержанием кремния (вплоть до 99% Si). Столь богатые месторождения крайне редки и по всему миру активно и давно используются конкурирующей стекольной промышленностью. Последняя, правда, неохотно перерабатывает сырье даже с минимальным загрязнением железом, но в производстве ферросплавов оно мало критично. В целом по миру обеспеченность кремниевых производств сырьем считается высокой, а соответствующая доля затрат в его себестоимости незначительной (менее 10%).

1.3 Происхождение названия

В 1823 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний Si получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex -- кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c др.-греч. -«утёс, гора»[1].

1.4 Биологическая роль

Для некоторых организмов кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь подсемейства Бамбуков и Рисовидных, в том числе рис посевной. Он также используется для создания клеточных стенок некоторых организмов и является центром реактивности дюжины или около того ферментов, ответственных за «обработку» диатомового кремнезема y некоторых ракообразных.

Кремний встречается во многих растениях, которые необходимы для правильного развития, но не было доказано, что это необходимо для развития всех видов. Обычно его присутствие повышает устойчивость к вредителям, особенно грибам, препятствует их проникновению в ткани растений, насыщенных кремнеземом. Точно так же в случае животных необходимость в кремнии была продемонстрирована для шестилучевых губок, но, хотя это происходит в телах всех животных, это, как правило, не оказывается необходимым для них. У позвоночных это происходит в больших количествах в волосах и перьях (например, овечья шерсть содержит 0,02-0,08 % Si). Мышечная ткань человека содержит (1-2)? % кремния, костная ткань -17? %, кровь -3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния.

1.5 В организме человека

Доказано, что кремний имеет важное значение для здоровья человека, в частности, для ногтей, волос, костей и кожи. Исследования показывают, что женщины в пременопаузе с более высоким потреблением биодоступного кремния имеют более высокую плотность костной ткани, а также, что добавки кремния может увеличить объем и плотность кости у пациентов с остеопорозом. Организм человека нуждается в 20-30 мг кремния в день. Беременным женщинам, людям после операций на костях и пожилым людям требуется более высокая доза, так как количество этого элемента в органах уменьшается с возрастом. Это происходит главным образом в соединительной ткани, из которой строятся сухожилия, слизистые оболочки, стенки кровеносных сосудов, клапаны сердца, кожа и костно-суставная система. Кремний удаляет токсичные вещества из клеток, предпочтительно воздействует на капилляры, герметизирует их, повышает прочность костной ткани, укрепляет защитные силы организма от инфекций, предотвращает преждевременное старение. Снимает раздражения и воспаления кожи, улучшая её общий вид и предотвращая вялость, уменьшает выпадение волос, ускоряет их рост, укрепляет ногти. Поскольку кремний участвует в формировании костной ткани, обеспечивая эластичность кровеносных сосудов, участвующих в поглощении кальция из рациона и роста волос и ногтей, его дефицит в организме человека может вызвать костные аномалии, общее замедление роста, бесплодие, отсутствие развития и остеопороз. Диоксид кремния в нормальных условиях всегда является твёрдым биоинертным, неразлагаемым веществом, склонным к образованию пыли, состоящей из частиц с острыми режущими кромками. Вредное действие диоксида кремния и большинства силицидов и силикатов основано на раздражающем и фиброгенном действии, на накоплении вещества в ткани лёгких, вызывающем тяжёлую болезнь - силикоз. Для защиты органов дыхания от пылевых частиц используются противопылевые респираторы. Тем не менее, даже при использовании средств индивидуальной защиты носоглотка, горло у людей, систематически работающих в условиях запыленности соединениями кремния и особенно монооксидом кремния, имеют признаки воспалительных процессов на слизистых оболочках. Нормы предельно допустимых концентраций по кремнию привязаны к содержанию пыли диоксида кремния в воздухе. Это связано с особенностями химии кремния:

-Чистый кремний, равно как карбид кремния, в контакте с водой или кислородом воздуха образует на поверхности непроницаемую плёнку диоксида кремния (Si), которая пассивирует поверхность;

-Многие кремнийорганические соединения в контакте с кислородом воздуха и водяными парами окисляются или гидролизуются с образованием в конечном итоге диоксида кремния;

-Монооксид кремния (SiO) на воздухе способен (иногда со взрывом) доокисляться до высокодисперсного диоксида кремния [2].

2. Свойства кремния

2.1 Химические свойства

Подобно атомам углерода, для атомов кремния является характерным состояние sp3-гибридизации орбиталей. В связи с гибридизацией чистый кристаллический кремний образует алмазоподобную решётку, в которой кремний четырёхвалентен. В соединениях кремний обычно также проявляет себя как четырёхвалентный элемент со степенью окисления +4. Встречаются двухвалентные соединения кремния, например, оксид кремния (II) SiO. При нормальных условиях кремний химически малоактивен и активно реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучий тетрафторид кремния . Такая «неактивность» кремния связана с пассивацией поверхности наноразмерным слоем диоксида кремния, немедленно образующегося в присутствии кислорода, воздуха или воды (водяных паров).

При нагревании до температуры свыше 400-500 °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида Si, процесс сопровождается увеличением толщины слоя диоксида на поверхности, скорость процесса окисления лимитируется диффузией атомарного кислорода сквозь плёнку диоксида. Так же реагирует с хлором, бромом и иодом - с образованием соответствующих легко летучих тетрагалогенидов SiHa и, возможно, галогенидов более сложного состава. С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом-силаны с общей формулой -получают косвенным путем. Моносилан Si (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например: Образующийся в этой реакции силан Siсодержит примесь и других силанов, в частности, дисилана и трисилана , в которых имеется цепочка из атомов кремния, связанных между собой одинарными связями. С азотом кремний при температуре около 1000 °C образует нитрид , с бором - термически и химически стойкие бориды , и .При температурах свыше 1000 °C можно получить соединение кремния и его ближайшего аналога по таблице Менделеева - углерода - карбид кремния SiC (карборунд), который характеризуется высокой твёрдостью и низкой химической активностью. Карборунд широко используется как абразивный материал. При этом, что интересно, расплав кремния (1415 °C) может длительное время контактировать с углеродом в виде крупных кусков плотноспечённого мелкозернистого графита изостатического прессования, практически не растворяя и никак не взаимодействуя с последним.

Нижележащие элементы 4-й группы (Ge, Sn, Pb) неограниченно растворимы в кремнии, как и большинство других металлов. При нагревании кремния с металлами могут образовываться силициды. Силициды можно подразделить на две группы: ионно-ковалентные (силициды щелочных, щелочноземельных металлов и магния.) и металлоподобные (силициды переходных металлов). Силициды активных металлов разлагаются под действием кислот, силициды переходных металлов химически стойки и под действием кислот не разлагаются. Металлоподобные силициды имеют высокие температуры плавления (до 2000 °C). Наиболее часто образуются металлоподобные силициды составов MeSi, , и . Металлоподобные силициды химически инертны, устойчивы к действию кислорода даже при высоких температурах.Особо следует отметить, что с железом кремний образует эвтектическую смесь, что позволяет спекать (сплавлять) эти материалы для образования ферросилициевой керамики при температурах заметно меньших, чем температуры плавления железа и кремния.

При восстановлении Si кремнием при температурах свыше 1200 °C образуется оксид кремния (II) - SiO. Этот процесс постоянно наблюдается при производстве кристаллов кремния методами Чохральского, направленной кристаллизации, потому что в них используются контейнеры из диоксида кремния, как наименее загрязняющего кремний материала.Для кремния характерно образование кремнийорганических соединений, в которых атомы кремния соединены в длинные цепочки за счет мостиковых атомов кислорода -О-, а к каждому атому кремния, кроме двух атомов О, присоединены ещё два органических радикала и =, , и др [3].

2.2 Физические свойства

Рис. 1-Кристаллическая структура кремния.

Кристаллическая решётка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм (при высоких давлениях получены и другие полиморфные модификации кремния), но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи С-С твёрдость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен для инфракрасного излучения начиная с длины волны 1,1 мкм. Собственная концентрация носителей заряда - 5,81· (для температуры 300 K).

Рис. 2 -Схематическое изображение зонной структуры кремния.

2.3 Электрофизические свойства

Элементарный кремний в монокристаллической форме является непрямозоннымполупроводником. Ширина запрещённой зоны при комнатной температуре составляет 1,12 эВ, а при Т = 0 К составляет 1,21 эВ. Концентрация собственных носителей заряда в кремнии при нормальных условиях составляет порядка 1,5·. На электрофизические свойства кристаллического кремния большое влияние оказывают содержащиеся в нём примеси. Для получения кристаллов кремния с дырочной проводимостью, в кремний вводят атомы элементов III-й группы, таких, как бор, алюминий, галлий, индий. Для получения кристаллов кремния с электронной проводимостью, в кремний вводят атомы элементов V-й группы, таких, как фосфор, мышьяк, сурьма.

При создании электронных приборов на основе кремния задействуется преимущественно приповерхностный слой материала (до десятков микрон), поэтому качество поверхности кристалла может оказывать существенное влияние на электрофизические свойства кремния и, соответственно, на свойства готового прибора. При создании некоторых приборов используются приёмы, связанные с модификацией поверхности, например, обработка поверхности кремния различными химическими агентами.

-Диэлектрическая проницаемость: 12

-Подвижность электронов: 1200--1450 смІ/(В·c).

-Подвижность дырок: 500 смІ/(В·c).

-Ширина запрещённой зоны 1,21 эВ при 0 К.

-Время жизни свободных электронов: 5 нс -- 10 мс

-Длина свободного пробега электронов: порядка 1 мм.

-Длина свободного пробега дырок: порядка 0,2--0,6 мм.

Все значения приведены для нормальных условий [4].

3. Применение и получение кремния

3.1 Получение кремния

Свободный кремний можно получить прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который представляет собой диоксид кремния: При этом образуется бурый порошок аморфного кремния.В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав коксом при температуре около 1800 °C в руднотермических печах шахтного типа. Чистота, полученного таким образом кремния, может достигать 99,9 % (основные примеси - углерод, металлы).

Возможна дальнейшая очистка кремния от примесей.Очистка в лабораторных условиях может быть проведена путём предварительного получения силицида магния Si. Далее из силицида магния с помощью соляной или уксусной кислот получают газообразный моносилан . Моносилан очищают ректификацией, сорбционными и др. методами, а затем разлагают на кремний и водород при температуре около 1000 °C.

Очистка кремния в промышленных масштабах осуществляется путём непосредственного хлорирования кремния. При этом образуются соединения состава Si и SiH. Эти хлориды различными способами очищают от примесей (как правило перегонкой и диспропорционированием) и на заключительном этапе восстанавливают чистым водородом при температурах от 900 до 1100 °C.

Разрабатываются более дешёвые, чистые и эффективные промышленные технологии очистки кремния. На 2010 г. к таковым можно отнести технологии очистки кремния с использованием фтора (вместо хлора); технологии предусматривающие дистилляцию монооксида кремния; технологии, основанные на вытравливании примесей, концентрирующихся на межкристаллитных границах. Содержание примесей в доочищенном кремнии может быть снижено до - % по массе.

Способ получения кремния в чистом виде разработан Николаем Николаевичем Бекетовым.В России технический кремний производится «ОК Русал» на заводах в г. Каменск-Уральский (Свердловская область) и г. Шелехов (Иркутская область); доочищенный по хлоридной технологии кремний производит группа «Nitol Solar» на заводе в г. Усолье-Сибирское.

3.2 Применение в медицине

В медицине кремний применяется в составе силиконов, -- высокомолекулярных инертных соединений, которые используются в качестве покрытий для медицинской техники. В последние годы появились БАДы и лекарственные препараты, обогащенные кремнием, используемые для профилактики и лечения остеопороза, атеросклероза, заболеваний ногтей, волос и кожи.

3.3 Применение в строительстве и легкой промышленности

Соединения кремния нашли широкое применение как в области высоких технологий, так и в повседневной жизни. Кремнезем и природные силикаты- исходные вещества в производстве стекла, керамики, фарфора, цемента, изделий из бетона, абразивных материалов, и т.д. В сочетании с рядом ингредиентов диоксид кремния применяется в изготовлении волоконно-оптических кабелей. Слюда и асбест используются как электроизоляционные и термоизоляционные материалы. Модифицированный на основе полимеров торкретбетон -- экономически выгодный материал для прокладки туннелей. Силиконы предотвращают нанесение ущерба от влаги и вредных химических веществ. Кровельные покрытия на основе силиконовых дисперсий позволяют воплощать смелые дизайнерские идеи и обладают впечатляющими техническими характеристиками. Сополимерные дисперсии обеспечивают необходимый баланс склеивания и гибкости для высококачественных герметиков, применяемых в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Силиконы отлично подходят для отделки кожи и текстиля, защищают конечный продукт и оптимизируют производственные процессы.Различные силиконосодержащие соединения подходят в качестве антипенной присадки для всевозможных типов чистящих средств.Дисперсии на основе силиконов обеспечивают эффективное поглощение и используются в производстве абсорбентов.Силиконы можно найти под капотом, в трансмиссии, электронике и электрических системах, в интерьере салона автомобиля или в швах на корпусе. Даже при высокой температуре, кремний защищает от воздействия агрессивных веществ, или выступает в роли перемычки, гасителя вибраций, проводника или изолятора. Все это возможно лишь благодаря тому, что кремний содержащие полимеры обладают потрясающе широким рядом полезных свойств.

Клеи и герметики являются важнейшими продуктами во многих ключевых отраслях. Кремний применяют в различных производственных областях, начиная с производства бумажного, упаковочного клеев, клея для древесины и пола и заканчивая автомобильным сектором и ветряной энергетикой.

3.4 Применение в тяжелой промышленности

Применение кремния как основы целой гаммы полупроводников - от солнечных батарей до компьютерных процессоров, поэтому этот материал - основа большинства "высоких технологий". Тоннаж мирового производства высокочистого полупроводникового кремния растет уже несколько десятилетий со средними темпами до 20% в год и аналогов среди других редких металлов не имеет.Кремний высокой чистоты используется в полупроводниковой технике, а технической чистоты (96-99% Si) - в черной и цветной металлургии для получения сплавов на нежелезной основе (силумина и др.), легирования (кремнистые стали и сплавы, применяемые в электрооборудовании) и раскисления стали и сплавов (удаления кислорода), производства силицидов и.т.д.

В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав Si коксом при температуре около 1800 градусов цельсия в руднотермических печах шахтного типа. Чистота полученного таким образом кремния может достигать 99,9 % (основные примеси - углерод, металлы).Опережающими темпами (около 8% прироста в год) растет применение чистого кремния и его соединений в химической промышленности. В последние десятилетия развитые страны быстро развивают технологии производства гаммы силиконовых (кремнийорганических) материалов, применяемых в производстве пластмасс, лакокрасочной продукции, смазок и т.п.

Однако большая часть применений кремния в мире (почти 80%) остается традиционной - это лигатура при производстве гаммы специальных сталей (электротехнических, жаростойких) и различных сплавов (силумины и т.д.). Значительная часть кремния и его сплавов применяется в черной металлургии, как весьма эффективный раскислитель сталей.

В черной металлургии преимущественно применяются ферросплавы и прочие сплавы кремния. Они дешевле и технологичнее в применении, а содержание железа (а в ряде случаев и алюминия) при этом не столь критично. В состав электротехнических сталей, как правило, входит 3,8-4,2% кремния, поэтому только эти сталелитейные производства в мире потребляют в качестве лигатуры более 0,5 млн. тонн кремния в год. Другое значительное применение феррокремния (включая также силикомарганец и сложные композиции) - это эффективные и сравнительно недорогие раскислители сталей.

В цветной металлургии (и химической промышленности) шире применяется металлический магний. Наибольшее применение он находит в качестве лигатуры упрочненных алюминиевых (силумины) и магниевых сплавов.Некоторое применение находит кремний (как карбид кремния и сложные композиции) в производстве абразивных и твердосплавных изделий и инструментов.

3.5 Применение в энергетике, электрике и электронике

Двойные свойства кремния, такие как электропроводность и изоляционные качества, а также гибкость, позволяют использовать кремний во всей линейке продуктов, таких как приборы освещения, конденсаторы, изоляторы, а также чипы и диэлектрики. Таким образом, кремний изолирует от всевозможных внешних эффектов, таких как грязь, влага, радиация или тепло.

В датчиках бытовой электроники и измерения силиконы обеспечивают надежность и безопасность электрических и чувствительных электронных компонентов оборудования. Они применяются в автомобильной промышленности, легкой промышленности, полупроводниковой отрасли и оптоэлектронике, а также в измерительных приборах и технике управления и освещения.

В резисторах и конденсаторах метил-силиконовые смолы служат эффективным покрытием для предотвращения пожара в случае скачков электричества. В изоляторах, кабелях и трансформаторах пирогенетический кремнезем демонстрирует превосходную термоизоляцию в широком температурном диапазоне: от комнатной температуры и до более 1000 °C.

Современные и перспективные информационные технологии (компьютеры, электроника, телекоммуникации и т.д.) базируются и будут базироваться на применении полупроводникового кремния. Наиболее востребованы сейчас полуфабрикаты - прецизионные (шлифованные) кремниевые пластины диаметром до 300 мм на базе которых создаются самые современные микросхемы (размер элементов до 0,065 мкм).

Использование кремния в авиационной промышленности обусловлено его способностью генерировать энергию через высококачественные солнечные батареи, а также служить подложкой в сложных микросхемах и защищать корпус кораблей от внешних воздействий. Кремний в различных своих формах (кристаллический, поликристаллический, аморфный) в настоящее время и в обозримом будущем останется основным материалом микроэлектроники. Это объясняется рядом его уникальных физических и химических свойств, из которых можно выделить следующие:

1. Кремний как исходный материал доступен и дешев, а технология его получения, очистки, обработки и легирования хорошо развита, что обеспечивает высокую степень кристаллографического совершенства изготавливаемых структур. Необходимо специально подчеркнуть, что по этому показателю кремний намного превосходит сталь.

2. Кремний обладает хорошими механическими свойствами. По значению модуля Юнга кремний приближается к нержавеющей стали и намного превосходит кварц и различные стекла. По твердости кремний близок к кварцу и почти вдвое превосходит железо. Монокристаллы кремния имеют предел текучести, который в три раза больше, чем у нержавеющей стали. Однако при деформации он разрушается без видимых изменений размеров, тогда как металлы обычно претерпевают пластическую деформацию. Причины разрушения кремния связаны со структурными дефектами кристаллической решетки, расположенными на поверхности монокристаллов кремния.

Полупроводниковая промышленность успешно решает проблему высококачественной обработки поверхности кремния, так что зачастую кремниевые механические компоненты (например, упругие элементы в датчиках давления) превосходят по прочности сталь. Микроэлектронная технология изготовления кремниевых приборов основана на применении тонких слоев, создаваемых ионной имплантацией или термической диффузией атомов легирующей примеси, что в сочетании с методами вакуумного осаждения металлов на кремниевую поверхность оказалось весьма удобно для целей миниатюризации изделий. Кремниевые микроэлектронные приборы изготавливаются по групповой технологии. Это означает, что все производственные процессы осуществляются для целой кремниевой пластины, которая содержит несколько сотен отдельных кристаллов («чипов»). И только на последнем этапе изготовления пластина разделяется на кристаллы, которые далее используются при сборке отдельных приборов, что в итоге резко снижает их себестоимость.

Для воспроизведения размеров и форм структур кремниевых приборов используется метод фотолитографии, обеспечивающий высокую точность изготовления.

Для производства датчиков особенно важна способность кремния реагировать на различные виды воздействий: механические, тепловые, магнитные, химические и электрические. Универсальность применения кремния способствует снижению стоимости датчиков и унификации технологии их изготовления. В датчиках кремний служит преобразователем, основное назначение которого - превращать измеряемое физическое или химического воздействие в электрический сигнал. Функции кремния в датчиках оказываются значительно более широкими, чем в обычных интегральных схемах. Это обусловливает некоторые специфические особенности технологии изготовления кремниевых чувствительных элементов [5].

Заключение

Кремний и его соединения cыграли важную роль в истории развития человечества. Трудно сказать, как бы развивался мир без него. На сегодняшний день новейшие достижения химии по получению чистейшего кремния открывают широкую дорогу в области полупроводниковой техники. Создание кремниевых выпрямителей следует считать одним из величайших достижений современной науки. С помощью кремния, в некоторой мере, была осуществлена мечта о непосредственном преобразовании солнечной энергии в электрическую. Успехи химии высокомолекулярных соединений ввели в круг интересов химиков-синтетиков и кремний.

Кремний - элемент вездесущий. Мы находимся в постоянном контакте с природными, искусственными и синтетическими соединениями кремния. При этом они неизменно попадают в наш организм с питьевой водой и с вдыхаемым воздухом. Наконец, около 0,5-1г кремния ежедневно попадает в наш организм с пищей (в особенности растительного происхождения).

Список литературы

1. М.Г.Воронков, И.Г.Кузнецов «Удивительный элемент жизни»; Восточно-Сибирское книжное издательство, Иркутск, 1983г.

2. В.А.Крицман «Книга для чтения по неорганической химии»; издательство «Просвещение», 1975г.

3. Глинка Н.Л. Общая химия. - 24-е изд., испр. - Л.: Химия, 1985. - С. 492. - 702 с.

4. Р Смит., Полупроводники: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 560 с, ил.

5. Самсонов. Г. В. Силициды и их использование в технике. -- Киев, Изд-во АН УССР, 1959. -- 204 с. с илл.

Размещено на Allbest.ru