Silicio monocristalino

Es un material de silicio con una disposición atómica ordenada y una gran pureza.

Silicio monocristalino es un material de silicio con una estructura cristalina completa. Puede doparse en silicio tipo N o silicio tipo P para satisfacer distintos requisitos de aplicación y convertirse en un material fundamental en los campos de los semiconductores y la óptica.

Ventajas

La estructura cristalina es completa y sin defectos
Alta movilidad de electrones
Resistencia a altas temperaturas, adecuada para entornos difíciles
Resistencia a la flexión y al desgaste
Pureza controlable, dividida en tipo N y tipo P para satisfacer diferentes requisitos de aplicación.
Puede procesarse con ultraprecisión

Aplicaciones

Chips semiconductores
Sensores de presión
Transistores y diodos
Células fotovoltaicas
Componentes ópticos
Sistemas microelectromecánicos (MEMS)
Giroscopios
Embalaje de obleas

Propiedades del silicio monocristalino

Estructura cristalina	Tipo de red	-	Diamante cúbico (Fd3̅m)
	Constante de red	a (Å)	5.431
Propiedades físicas	Densidad	ρ (g/cm³)	2.329
	Punto de fusión	Tₘ (°C)	1414
	Coeficiente de dilatación térmica	α (10-⁶ K-¹)	2.6 @ 25-300 °C
Propiedades mecánicas	Módulo de Young	E (GPa)	130-188
	Relación de Poisson	ν	0.22
	Resistencia a la fractura	K_IC (MPa-m½)	0.6-0.9
Propiedades térmicas	Conductividad térmica	κ (W/m-K)	148 @ 300 K
	Capacidad calorífica específica	C_p (J/kg-K)	700 @ 300 K
Propiedades eléctricas	Energía de banda prohibida	E_g (eV)	1.12 @ 300 K
	Concentración intrínseca de portadores	n_i (cm-³)	1 × 10¹⁰ @ 300 K
	Permisividad relativa	ε_r	11.7
	Resistividad intrínseca	ρ_i (Ω-cm)	~2 × 10⁵
	Resistividad dopada	ρ_d (Ω-cm)	0,001-10 (dependiendo del dopaje)
Movilidad del transportista	Movilidad de los electrones	μ_n (cm²/V-s)	≈1,350 @ 300 K
	Movilidad de los orificios	μ_p (cm²/V-s)	≈450 @ 300 K
Propiedades ópticas	Índice de refracción	n (@ 632,8 nm)	3.88
	Borde de absorción	λ_g (μm)	1.1
Superficie e interfaz	Energía superficial	γ (J/m²)	1.24
	Densidad del estado de interfaz	D_it (cm-²-eV-¹)	10¹⁰-10¹¹

Nota: Todos los valores son típicos a temperatura ambiente (≈300 K). Los valores reales pueden variar ligeramente con la orientación del cristal, el nivel de dopaje y el método de medición.

Mecanizado de silicio monocristalino

El silicio monocristalino es un material común en semiconductores con excelentes propiedades. Jundro Ceramics es un fabricante de materiales ultraduros que puede proporcionar procesamiento de precisión de silicio tipo N y silicio tipo P. Con nuestra rica experiencia y diversos equipos, podemos satisfacer perfectamente sus necesidades de aplicación.

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PREGUNTAS FRECUENTES

¿Cuál es la diferencia entre el silicio de tipo N y el silicio de tipo P?

El silicio de tipo N introduce un exceso de electrones mediante el dopaje de elementos pentavalentes (como el fósforo y el arsénico), con electrones como principales portadores; el silicio de tipo P está dopado con elementos trivalentes (como el boro y el galio) para formar huecos como principales portadores. El primero tiene mayor conductividad y es adecuado para células fotovoltaicas de alta eficiencia y algunos dispositivos semiconductores, mientras que el segundo tiene una buena estabilidad estructural y suele utilizarse en el procesamiento de MEMS y en sustratos de chips estándar.

¿Qué diferencia hay entre el silicio monocristalino y el policristalino?

El silicio monocristalino tiene una estructura cristalina completa y continua y una alta movilidad de electrones, y es adecuado para chips de alto rendimiento y células solares de alta eficiencia;
El silicio policristalino está compuesto por múltiples granos y tiene límites de grano. Sus propiedades eléctricas son algo más débiles pero su coste es bajo, y se utiliza sobre todo en células solares ordinarias o componentes electrónicos primarios.

¿Por qué las obleas de silicio monocristalino requieren orientaciones cristalinas específicas (como (100) y (111))?

Adaptabilidad del proceso:

(100) plano cristalino: fácil de grabar anisotrópicamente (como el procesamiento de microestructuras en dispositivos MEMS).

(111) plano cristalino: alta densidad atómica, adecuado para el crecimiento epitaxial (como la película fina de GaN).

Propiedades eléctricas: las diferentes orientaciones de los cristales afectan a la movilidad de los portadores y al rendimiento del dispositivo (como el diseño de la dirección del canal del MOSFET).

Estándares de la industria: los chips semiconductores suelen utilizar obleas (100), y los dispositivos optoelectrónicos, como los LED, suelen ser (111) o (110).