Polovodiče se široce používají ve známých elektrických zařízeních, jako jsou osobní počítače, televizory, chytré telefony, digitální fotoaparáty, karty IC atd. Nejčastěji používaným materiálem v polovodičích je křemík (chemická značka = Si). Křemík je po kyslíku druhým nejrozšířenějším prvkem na Zemi. Většina křemíku se nachází v půdě a horninách, ale křemík je obsažen také v přírodní vodě, stromech a rostlinách.
V přírodě se však křemík vyskytuje ve formě sloučenin s kyslíkem, hliníkem a hořčíkem. V důsledku toho musí být prvek křemík ze sloučenin extrahován a čištěn. Křemík používaný v polovodičích, jako jsou integrované obvody (IC), vyžaduje monokrystalickou strukturu ultravysoké čistoty „99,999999999 %“ (tzv. „jedenáct devítek“) a po extrakci se rafinuje pomocí různých procesů.
Monokrystalická struktura je struktura, při níž jsou atomy uspořádány uspořádaně ve třech rozměrech a základní jednotka uspořádání se nazývá krystalová mřížka. Monokrystal je krystalová mřížka v uspořádaném, souvislém uspořádání. Křemíková krystalová mřížka má diamantovou krychlovou strukturu v opakujícím se uspořádání osmi atomů. Každý atom křemíku je spojen se čtyřmi sousedními atomy křemíku čtyřmi vazbami. Křemík, velmi rozšířený prvek, se díky své stabilní struktuře používá jako surovina polovodičů.
Čištění křemíku spotřebovává velké množství energie. V Japonsku se rafinovaný křemík (ingot) o čistotě nejméně 98 % dováží z Austrálie, Číny a Brazílie, kde je elektřina relativně levná.
.