Semicondutores são amplamente utilizados em aparelhos eléctricos familiares, tais como computadores pessoais, televisores, smartphones, câmaras digitais, cartões IC, etc. O material mais utilizado em semicondutores é o Silício (símbolo químico = Si). O Silício é o segundo elemento mais abundante na Terra, depois do Oxigénio. A maioria do Silício é encontrada no solo e na rocha, mas o Silício também está contido em água natural, árvores e plantas.
Na natureza, no entanto, o Silício é encontrado na forma de compostos com Oxigênio, Alumínio e Magnésio. Como resultado, o elemento Silício deve ser extraído do composto e purificado. O Silício usado em um semicondutor como um circuito integrado (CI) requer uma estrutura de cristal único de ultra-alta pureza “99,999999999%” (os chamados “onze noves”) e é refinado usando vários processos após a extração.
Uma estrutura de cristal único é uma estrutura na qual os átomos são dispostos de forma ordenada em três dimensões, e a unidade básica do arranjo é chamada de malha de cristal. Um cristal único é uma estrutura de cristais em uma disposição ordenada e contínua. Uma estrutura de cristal de silício tem uma estrutura de cristal cúbico de diamante em um padrão de repetição de oito átomos. Cada átomo de silício é combinado com quatro átomos de silício vizinhos por quatro ligações. O Silício, um elemento muito comum, é usado como matéria-prima dos semicondutores devido à sua estrutura estável.
Purificação do Silício consome grandes quantidades de energia. No Japão, o Silício refinado (lingote) com pureza de pelo menos 98% é importado da Austrália, China e Brasil, onde a eletricidade é relativamente barata.