تطبيقات السيليكون

مجمعات سكنية

معظم السيليكون يستخدم صناعياً دون تنقية ، وفي الواقع ، عادة ما يتم معالجته قليلاً نسبيًا من شكله الأصلي. أكثر من 90 في المائة من قشرة الأرض تتكون من معادن السيليكات ، والتي هي مركبات من السيليكون والأكسجين التي تحمل أيونات المعادن في كثير من الأحيان بينما يتم شحنها سلبًا تتطلب أنيونات السيليكات من الكاتيونات موازنة الشحن. يتم استخدام ثاني أكسيد السيليكون الخشن). يتم استخدام الخيل في تصنيع أسمنت بورتلاند (بشكل رئيسي سيليكات الكالسيوم) المستخدمة في قذائف الملاط والجص الحديث ، ولكن الأهم من ذلك ، مع رمل السيليكا والحصى (غالبًا ما تحتوي على معادن السيليكات مثل الجرانيت) أساس لمعظم أكبر مشاريع البناء الصناعية في العالم الحديث.

يتم استخدام السيليكا لصنع الطوب الحراري ، وهو نوع من السيراميك. توجد معادن السيراميك أيضًا في السيراميك الأبيض ، وهي فئة مهمة من المنتجات التي تحتوي غالبًا على أنواع مختلفة من المعادن الطينية المطلقة (الطبيعية الطبيعية). إن الزجاج المعدني للسيليكات المعدني. الزجاج التقليدي (الزجاج الصودا الجليدي القائم على السيليكون) يؤدي العديد من الوظائف نفسها ويتم استخدام إنتاج الألياف الزجاجية للدعم الهيكلي والصوف الزجاجي للعزل الحراري.

تُستخدم السيليكونات بشكل شائع في علاجات العزل المائي ، ومركبات القولبة ، وعوامل إطلاق العفن ، والأختام الميكانيكية ، والشفى المرتفعات والشمع ، والمركبات السد. إضافة حمض البوريك إلى زيت السيليكون. يتم استخدام مركبات السيليكون الأخرى كخطوط عالية التقنية والسيراميك الجديد ذي القوة العالية القائمة على كربيد السيليكون. السيليكون هو مكون من بعض superalloys.

سبائك

تتم إضافة السيليكون العنصري إلى الحديد الزهر المنصهر في شكل سبائك الفيروسيليكون أو الكالسيوم سيليكون لتحسين خصائص الأقسام الرقيقة المصبوب ولمنع الأسمنت من التكوين عند تعرضه للهواء الخارجي. امتصاص الأكسجين وبالتالي يسمح بالتحكم الأكثر تشددًا في محتوى الكربون الصلب ، والذي يجب الاحتفاظ به ضمن حدود ضيقة لكل نوع من أنواع الصلب. ، يمثل 80 ٪ من استخدام السيليكون المجاني في العالم. يعد Silicon مكونًا مهمًا من الفولاذ الكهربائي ، مما يغير مقاومتها الكهربائية وخصائصها المغناطيسية.

يمكن استخدام خصائص السيليكون لتعديل السبائك مع المعادن غير الحديد. "الصف المعدني " السيليكون هو السيليكون الذي يتراوح بين 95-99 ٪. يتم استخدام حوالي 55 ٪ من استهلاك السيليكون النقي المعدني في العالم في إنتاج سبائك الألومنيوم السيليكون (سبائك السيليكون والألومنيوم) لسبائك الألومنيوم ، وخاصة في صناعة السيارات. ٪) من السيليكون في الألومنيوم يشكل مزيجًا من القذف الذي يعززه مع القليل من الانكماش الحراري. هذا يقلل إلى حد كبير تمزيقه وتكسيره بسبب الإجهاد حيث تبرد سبيكة المصبوب للتصلب. يزيد السيليكون أيضًا بشكل كبير من صلابة الألومنيوم ، مما يزيد من مقاومة التآكل.

الإلكترونيات

لا يزال معظم السيليكون العنصري المنتجة فيروسيليكون ، حيث يتم صقل حوالي 20 ٪ فقط إلى نقاء الصف المعدني (ما مجموعه 1.3-1.5 مليون طن متري في السنة). ما يقدر بنحو 15 ٪ من إنتاج السيليكون المعدني في العالم يتم تحسينه بشكل أكبر إلى نقاء أشباه الموصلات. هذا عادة ما يكون "تسعة وتسعون " أو 99.9999999 ٪ نقي ، [98] مواد بلورية واحدة مع عدد قليل من العيوب.عادةً ما يتم إنتاج السيليكون البلوري المفرد من هذا النقاء عن طريق سحب طرق ويستخدم لإنتاج رقائق السيليكون المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات ، والالكترونيات ، وبعض التطبيقات الكهروضوئية عالية التكلفة وعالية الكفاءة. المعادن ، فإنه يجري ثقوب الإلكترون والإلكترونات المنبعثة من الذرات بواسطة الحرارة ؛ تزداد الموصلية الكهربائية للسيليكون مع درجة الحرارة. يتمتع السيليكون بالتوصيل الكهربائي المنخفض للغاية (أي المقاومة العالية للغاية) لاستخدامها كعنصر دائرة في الإلكترونيات. في الممارسة العملية ، يتم مخدر السيليكون النقي بتركيزات منخفضة من بعض العناصر الأخرى ، مما يزيد بشكل كبير من الموصلية وينغى استجابته الكهربائية عن طريق التحكم في العدد والشحن (الإيجابي أو السلبي) من الناقلات المنشطة. إن السيطرة ضرورية للترانزستورات والخلايا الشمسية ، أجهزة كاشفات أشباه الموصلات ، وأجهزة أشباه الموصلات الأخرى المستخدمة في صناعة الكمبيوتر والتطبيقات الفنية الأخرى. في ضوئية السيليكون ، يمكن استخدام السيليكون كوسيلة ليزر رامان موجة مستمرة لتوليد ضوء متماسك.

في الدوائر المتكاملة الشائعة ، يكون رقاقة السيليكون أحادي البلورة بمثابة الدعم الميكانيكي للدوائر ، والتي يتم تشكيلها عن طريق المنشطات المعزولة من بعضها البعض بواسطة طبقة رقيقة من أكسيد السيليكون ، وأكسيد السيليكون الذي يتم إنتاجه بسهولة على سطح السيليكون بواسطة عملية الأكسدة الحرارية. عازل أو الأكسدة المترجمة (LOCOS) ، والتي تتضمن تعريض عناصر للأوكسجين في ظل الظروف المناسبة التي يمكن التنبؤ بها من خلال نموذج الصفقة. أصبح Silicon هو المواد الأكثر شعبية لأشباه الموصلات عالية الطاقة والدوائر المتكاملة لأنه يمكن أن يصادف أعلى درجات الحرارة وأكبر نشاط كهربائي دون معاناة انهيار الانهيار (انهيار إلكترون عندما يخلق الحرارة إلكترونات وثقوب مجانية ، وهو ما يمر بدوره أكثر ، مما يولد المزيد من الحرارة). أيضا ، فإن أكسيد العزل من السيليكون غير قابل للذوبان في الماء ، مما يجعله متفوقًا على الجرمانيوم (عنصر ذو خصائص مماثلة يتم استخدامه أيضًا في أجهزة أشباه الموصلات) في بعض تقنيات التصنيع.

سيليكون أحادي البلورة مكلف لإنتاجه ، وعادة ما يكون له ما يبرره فقط في إنتاج الدوائر المتكاملة ، حيث تتداخل عيوب بلورية صغيرة مع مسارات الدائرة الصغيرة. للاستخدامات الأخرى ، يمكن استخدام أنواع أخرى من السيليكون النقي. سيليكون الصف المعدني (UMG-SI) ، يستخدم لإنتاج إلكترونيات منخفضة التكلفة ، والمنطقة الكبيرة ، والخلايا الشمسية ذات اللون الكبير ، منخفضة التكلفة في تطبيقات مثل شاشات الكريستال السائل. هذا الدرجة شبه الموصلات من السيليكون ، وهو إما يتم إنتاج أقل بقليل من النقي أو متعدد الكريستالات بدلاً من البلورة ، بكميات مماثلة للسيليكون أحادي البلورة: من 75000 إلى 150،000 طن متري سنويًا. ينمو سوق السيليكون الثانوي بشكل أسرع من السيليكون أحادي البلورة. من المتوقع أن يصل إنتاج polysilicon ، الذي يستخدم في المقام الأول في الخلايا الشمسية ، إلى 200000 طن متري سنويًا بحلول عام 2013 ، في حين من المتوقع أن يظل السيليكون أحادي البلورات على درجة أشباه الموصلات أقل من 50000 طن سنويًا.

النقاط الكم

يتم إنتاج النقاط الكمومية للسيليكون عن طريق سيلسكيوكان الهيدروجين المعالجة بالحرارة في البلورات النانوية لعدد قليل من المقياس النانوي إلى بضعة ميكرومتر ، مما يدل على خصائص التلألؤ المعتمدة على الحجم. على حجم الجسيمات ، السماح للتطبيقات في شاشات DOT الكمومية ومركزة الطاقة الشمسية المتوهجة. فائدة واحدة من استخدام النقاط الكمومية القائمة على السيليكون مقارنة مع الكادميوم أو الإنديوم هي الطبيعة غير السامة وخالية من المعادن من السيليكون. اكتشاف المواد الخطرة. يستغل المستشعر خواص النقاط الكمومية "خواص الإنارة" عن طريق إخماد التألق الضوئي في وجود مواد ضارة. المداري (LUMO) أقل قليلاً من نطاق التوصيل للنقطة الكمومية ، يحدث تبريد نقل الإلكترون ، مما يسمح بنقل الإلكترونات بين الاثنين ، وبالتالي منع الثقب والمركب الإلكتروني. يمكن أيضًا عكس التأثير ، مع أعلى الجزيئي المشغل المداري (HOMO) لجزيء المانحين أعلى بقليل من حافة نطاق التكافؤ للنقطة الكمومية ، مما يسمح للإلكترونات بالانتقال بينها ، وملء الثقوب ومنع إعادة التركيب. سيستمر المجمع في امتصاص الضوء ، ولكن عندما يتم تبديل الطاقة إلى الحالة الأرضية ، فإنه لن يفرج عن فوتون ، ويخوّل المادة. مراقبة شاشة ضوئية. إذا زاد تركيز المادة الكيميائية المطلوبة ، فإن التيار الضوئي ينبعث من تغييرات البلورة النانوية في الاستجابة.