Кристаллическая структура кремния Кристаллическая решётка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр, а = 0,54 307 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· 1015 м?3 (для температуры 300 K).
Электрофизические свойства
Элементарный кремний в монокристаллической форме является непрямозонным полупроводником. 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· 1010 см?3.
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 1,205−2,84· 10?4·T.
Продолжительность жизни электрона: 5 нс — 10 мс Длина свободного пробега электрона: порядка 0,1 см Длина свободного пробега дырки: порядка 0,02 — 0,06 см Все значения приведены для нормальных условий.
