硅的中子嬗变掺杂是什么意思 硅属于什么元素

导语：硅的中子嬗变掺杂是什么意思？硅的中子嬗变掺杂是一种特殊的掺杂技术，它利用中子与硅材料中的原子发生核反应，从而改变硅的晶体结构和电学性质，而且在硅材料科学和电子工程领域，中子嬗变掺杂是一种有效的手段，用于调整硅材料的导电性、电阻率以及其他电学特性，下面就一起去看看硅属于什么元素吧！

硅的中子嬗变掺杂是什么意思

半导体材料

硅仍然是最主要的半导体材料。单晶硅是集成电路的关键材料，要求大直径、高纯度、高均匀性和高完整度。随着超大规模集成电路的集成度的不断提高，对单晶硅的均匀性和完整度的要求也不断提高。前面我们已经在固体中的离子注入里讲过，单晶硅的掺杂是超大规模集成电路的五大关键工艺之一。这里我们再介绍一种硅的独特的掺杂方法——中子嬗变掺杂。

中子嬗变掺杂的原理很简单也很独特，是一个名叫K.拉克-霍罗维茨在1951年提出来的。它与热扩散和注入都不一样，不是从外部掺进去的，而是利用核反应堆中的中子，通过选择的核反应，在单晶硅内部中产生出原来不存在的新元素(掺杂元素)，从而达到单晶硅掺杂的目的。天然硅是由三种稳定同位素组成，其中30Si占3.1%。

我们的目的就是使30Si在热中子的照射下发生核反应，可以用下面的式子来表示：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俘获一个热中子后变成放射性同位素31Si，同时放出一个γ粒子。31Si的放射性半衰期为2.6小时，它释放出一个β粒子后就嬗变成稳定同位素31P，这就完成了单晶硅的掺磷过程。这种独特的掺杂方法到底有哪些优点呢?主要的有以下几点：

(1)由于30Si在硅中的分布非常均匀和中子有比较大的射程，因此最终生成的稳定同位素31P的分布也就很均匀，即掺杂的均匀性很好，从而可以得到电阻率很均匀的单晶硅。

(2)通过控制中子通量(单位面积上的中子数)和照射时间，可以准确地控制核反应产物的数量，也就是说可以准确地控制掺杂量。

(3)掺杂的纯度高，不会产生有害元素的污染。因此用这种方法可以得到优质的掺杂单晶硅，特别适用于制作高压大功率电子器件。中子嬗变掺杂的单晶硅的缺点是还有残余放射性，这是因为在中子照射的过程中伴随产生的放射性同位素32P，半衰期为14.3天。因此在中子照射后需要搁置一段时间(约70天)才能去除残余放射性。

这可能在某种程度上限制了此项技术的更加广泛的应用。在国际上是1974年就成功地用核反应堆热中子对单晶硅进行中子嬗变掺杂，并开始实现商品化生产。中国原子能科学研究院也从70年代后期开始用核反应堆热中子进行单晶硅的中子嬗变掺杂，取得很好的效果。目前，中子嬗变掺杂单晶硅已经成为工业产品，产量逐年增加。

金属元素

硅属于什么元素

非元素

硅是一种非金属元素，也是一种半导体材料，可用于制作半导体器件和集成电路，旧称“矽”，元素符号是Si，原子序数为14.属于元素周期表上第三周期，IVA族的类金属元素，相对原子质量28.0855.有无定形硅和晶体硅两种同素异形体。

硅在地壳中的含量仅次于氧，在自然界中，硅极少以单质的形式出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中，构成地壳总质量的26.4%。

硅单质为灰黑色晶体，有金属光泽，硬而脆，具有金刚石晶格，熔点为1410℃，沸点为2355℃，密度在2.32～2.34g/cm³之间，硬度为7.

硅在常温下化学性质比较稳定，不与空气、水和大多数强酸发生反应，但能和氮气、氟气、氢氟酸以及强碱溶液反应。

高纯单晶硅是一种重要的半导体材料，是新能源开发必不可少的材料之一，二氧化硅常用于制造玻璃，硅酸钠俗称水玻璃，常用于木材防火，其他的硅酸盐也是制作各种陶瓷材料的必备原料。