Półprzewodniki są szeroko stosowane w znanych urządzeniach elektrycznych, takich jak komputery osobiste, telewizory, smartfony, aparaty cyfrowe, karty IC itp. Materiałem najczęściej używanym w półprzewodnikach jest krzem (symbol chemiczny = Si). Krzem jest drugim po tlenie najbardziej obficie występującym pierwiastkiem na Ziemi. Większość krzemu znajduje się w glebie i skałach, ale krzem jest również zawarty w naturalnej wodzie, drzewach i roślinach.
W naturze jednak krzem występuje w postaci związków z tlenem, aluminium i magnezem. W związku z tym pierwiastek krzemowy musi zostać wyodrębniony ze związku i oczyszczony. Krzem stosowany w półprzewodnikach, takich jak układy scalone (IC), wymaga struktury monokrystalicznej o ultra-wysokiej czystości „99,999999999%” (tzw. „jedenaście dziewiątek”) i jest rafinowany przy użyciu różnych procesów po ekstrakcji.
Struktura monokrystaliczna jest strukturą, w której atomy są ułożone w uporządkowany sposób w trzech wymiarach, a podstawowa jednostka układu jest nazywana siatką krystaliczną. Pojedynczy kryształ to siatka krystaliczna w uporządkowanym, ciągłym układzie. Siatka kryształu krzemu ma strukturę sześciennego kryształu diamentowego w powtarzającym się układzie ośmiu atomów. Każdy atom krzemu jest połączony z czterema sąsiednimi atomami krzemu czterema wiązaniami. Krzem, bardzo powszechny pierwiastek, jest używany jako surowiec do produkcji półprzewodników ze względu na swoją stabilną strukturę.
Oczyszczanie krzemu zużywa duże ilości energii. W Japonii rafinowany krzem (wlewki) o czystości co najmniej 98% jest importowany z Australii, Chin i Brazylii, gdzie energia elektryczna jest stosunkowo niedroga.
.