Alai

Halfgeleiders worden op grote schaal gebruikt in bekende elektrische apparaten zoals personal computers, televisietoestellen, smartphones, digitale camera’s, IC-kaarten, enz. Het materiaal dat het meest wordt gebruikt in halfgeleiders is silicium (chemisch symbool = Si). Silicium is na zuurstof het meest voorkomende element op aarde. Het meeste Silicium wordt gevonden in grond en gesteente, maar Silicium zit ook in natuurlijk water, bomen en planten.
In de natuur komt Silicium echter voor in de vorm van verbindingen met Zuurstof, Aluminium en Magnesium. Bijgevolg moet het Silicium-element uit de verbinding worden geëxtraheerd en gezuiverd. Silicium dat in halfgeleiders zoals geïntegreerde schakelingen (IC’s) wordt gebruikt, vereist een eenkristalstructuur van ultrahoge zuiverheid “99,999999999%” (de zogenaamde “elf negens”) en wordt na extractie met diverse processen verfijnd.
Een eenkristalstructuur is een structuur waarbij atomen op een ordelijke wijze in drie dimensies zijn gerangschikt, en de basiseenheid van de rangschikking wordt het kristalrooster genoemd. Een enkelvoudig kristal is een kristalrooster in een geordende, continue ordening. Een Silicium kristalrooster heeft een diamant-kubische kristalstructuur in een repeterend patroon van acht atomen. Elk Siliciumatoom is door vier bindingen verbonden met vier naburige Siliciumatomen. Silicium, een zeer algemeen element, wordt gebruikt als grondstof voor halfgeleiders vanwege zijn stabiele structuur.
De zuivering van Silicium verbruikt grote hoeveelheden energie. In Japan wordt geraffineerd Silicium (ingot) met een zuiverheid van ten minste 98% geïmporteerd uit Australië, China en Brazilië, waar elektriciteit relatief goedkoop is.