多晶硅
微电子和光伏产业的“基石”
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历史版本
多晶硅（英文名：Polycrystalline silicon，简称polysilicon)是单质硅的一种形态，硅原子以金刚石的晶胞结构排列成晶核，晶核会往各个方向生长形成晶面取向不同的晶粒，而这些晶粒结合后便形成了多晶硅，晶格常数为a=0.543 nm。多晶硅一般是具有金属光泽的灰黑色固体，密度（在25 ℃下）为2.32 至 2.34 g/cm³，熔点为1414 ℃，沸点为2355 ℃，莫氏硬度为7，具有热塑性。不溶于硝酸甚至王水，但溶于氢氟酸，易溶于稀碱溶液。多晶硅的化学性质在常温下稳定，高温下才会与其他物质发生化学反应生成硅化物。[1]
多晶硅具有半导体性质，其中微量的杂质会大大影响其导电性，[2]多晶硅按纯度分为电子级、太阳能级和冶金级。[3]在工业中，多晶硅可被用于太阳能光伏产业制造太阳能电池，其性价比较单晶硅太阳能电池高。[4]此外，多晶硅还广泛用于全球电子工业，制造半导体晶体管等，多晶硅也是拉制单晶硅的重要原料。[2][3]
发现及利用历史
1865年，美国杜邦公司开发出锌还原法（又称杜邦法），在950~1000 ℃的高温下通过锌还原四氯化硅得到了电阻率 在30-100 Ωcm的多晶硅样品。[5][6]1918年，波兰科学家Jan Czochralski（杨.柴可拉斯基）建立了一种生长单晶体金属的方法一一提拉法。1948年，美国科学家Gordon Teal(戈登.蒂尔）和JohnLittle(约翰.利特尔）应用了此柴氏提拉晶体生长法，首先是生长出了单晶锗，再进而生长出了单晶硅。不过，多晶硅还是随着太阳能电池才开始在工业上广泛应用，美国科学家Chapin（恰宾）等人于1954年在贝尔实验室发明了四氯化硅氢还原法生产多晶硅的方法，并且开发了世界上第一个太阳能硅电池，这对解决全球能源危机问题具有重大的现实意义。[7]