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Halbleiter werden in vielen bekannten elektrischen Geräten wie PCs, Fernsehern, Smartphones, Digitalkameras, IC-Karten usw. verwendet. Das am häufigsten in Halbleitern verwendete Material ist Silizium (chemisches Symbol = Si). Silizium ist nach Sauerstoff das am zweithäufigsten vorkommende Element auf der Erde. Das meiste Silizium findet sich in Erde und Gestein, aber auch in natürlichem Wasser, Bäumen und Pflanzen ist Silizium enthalten.
In der Natur kommt Silizium jedoch in Form von Verbindungen mit Sauerstoff, Aluminium und Magnesium vor. Daher muss das Siliziumelement aus der Verbindung extrahiert und gereinigt werden. Silizium, das in Halbleitern wie integrierten Schaltkreisen (IC) verwendet wird, erfordert eine Einkristallstruktur mit einem Reinheitsgrad von 99,999999999 % (die so genannten „elf Neunen“) und wird nach der Gewinnung durch verschiedene Verfahren gereinigt.
Eine Einkristallstruktur ist eine Struktur, bei der die Atome in einer geordneten Weise in drei Dimensionen angeordnet sind, und die Grundeinheit der Anordnung wird als Kristallgitter bezeichnet. Ein Einkristall ist ein Kristallgitter in einer geordneten, kontinuierlichen Anordnung. Ein Silizium-Kristallgitter hat eine diamantkubische Kristallstruktur in einem sich wiederholenden Muster aus acht Atomen. Jedes Siliciumatom ist mit vier benachbarten Siliciumatomen durch vier Bindungen verbunden. Silizium, ein sehr häufig vorkommendes Element, wird aufgrund seiner stabilen Struktur als Rohstoff für Halbleiter verwendet.
Die Reinigung von Silizium verbraucht große Mengen an Energie. In Japan wird raffiniertes Silizium (Barren) mit einem Reinheitsgrad von mindestens 98 % aus Australien, China und Brasilien importiert, wo Strom relativ preiswert ist.