Halvledere anvendes i vid udstrækning i velkendte elektriske apparater såsom pc’er, fjernsyn, smartphones, digitalkameraer, IC-kort osv. Det materiale, der hyppigst anvendes i halvledere, er silicium (kemisk symbol = Si). Silicium er det næsthyppigste grundstof på jorden efter ilt. Det meste silicium findes i jord og sten, men silicium findes også i naturligt vand, træer og planter.
I naturen findes silicium dog også i form af forbindelser med ilt, aluminium og magnesium. Som følge heraf skal siliciumelementet ekstraheres fra forbindelsen og renses. Silicium, der anvendes i en halvleder som f.eks. et integreret kredsløb (IC), kræver en enkeltkrystalstruktur af ultrahøj renhed “99,9999999999999%” (de såkaldte “elleve ni”) og raffineres ved hjælp af forskellige processer efter udvinding.
En enkeltkrystalstruktur er en struktur, hvor atomerne er anbragt på en ordentlig måde i tre dimensioner, og den grundlæggende enhed i arrangementet kaldes krystalgitteret. Et enkeltkrystal er et krystalgitter i en ordentlig, kontinuerlig anordning. Et siliciumkrystalgitter har en diamantkubisk krystalstruktur i et gentagende mønster af otte atomer. Hvert siliciumatom er forbundet med fire nabosiliciumatomer gennem fire bindinger. Silicium, der er et meget almindeligt grundstof, anvendes som råmateriale til halvledere på grund af dets stabile struktur.
Rensning af silicium forbruger store mængder strøm. I Japan importeres raffineret silicium (ingot) med en renhed på mindst 98 % fra Australien, Kina og Brasilien, hvor elektricitet er relativt billigt.