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无定形硅为黑色,密度2.4g/cm3,熔点1420℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有光泽,有半导体性质。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于造制合金如硅铁、硅钢等,单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界分布极广,地壳中约含27.6%,主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。
非晶硅(Amorphous silicon, a-Si),又名无定形硅,是硅的一种同素异形体。晶体硅通常呈正四面体排列,每一个硅原子位于正四面体的顶点,并与另外四个硅原子以共价键紧密结合。这种结构可以延展得非常庞大,从而形成稳定的晶格结构。而无定性硅不存在这种延展开的晶格结构,原子间的晶格网络呈无序排列。换言之,并非所有的原子都与其它原子严格地按照正四面体排列。由于这种不稳定性,无定形硅中的部分原子含有悬键(Dangling_bond)。
这些悬键对硅作为导体的性质有很大的负面影响。
然而,这些悬空键可以被氢所填充,经氢化之后,无定形硅的悬空键密度会显著减小,并足以达到半导体材料的标准。
但很不如愿的一点是,在光的照射下,氢化无定形硅的导电性能将会显著衰退,这种特性被称为SWE效应(Staebler-Wronski_Effect )。
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