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ケイ素


ヨミ: ケイソ
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曖昧さ回避


1.ケイ素(Silicon)とは、地殻中に酸素の次に存在する元素である。
  漢字では「珪素」だが、常用漢字外のためカタカナで表記される。本項で説明する。

2.ソードアート・オンライン(以下SAO)の登場人物「シリカ」をSAOメインヒロインとして崇める紳士淑女の総称である。シリコン(SAO) 

3.もしかしてシリコーン
 りはSilicone。手術で女性の胸に埋め込んだりするのはこちら。


概要



超高純度ケイ素の工業的製造法


原料はケイ砂だ。これにはジルコニウムZrO2や二化ケイ素SiO2FeOが含まれている。FeOは処理とろ過でほとんど分離除去ができる。次に、SiO2 + C→ Si + CO2 というような反応で純物質をつくる。ただ、この状態では高純度とはいえない。ここでさらに、塩素を作用させて、ジルコニウム化ケイ素にする。これらは物理状態が固体と液体で異なるので分離が非常に容易にできる。そこでまず、ろ過をしてさらに蒸留をすると十分な純度で分離できる。高純度のSiCl4(液)が得られる。これをHClと作用させて、蒸留すると高純度SiHCl3(液)が得られ、水素還元すれば純度99.999999999%イレブンナインのケイ素が得られる!

以下に評細なフローチャートを示す。

ケイ砂=(処理・ろ過)⇒ZrO2 and SiO2=(C還元)⇒Zr and Si<純度97%>=(Cl2)⇒ZrCl4(固) and SiCl4(液)

=ろ過⇒微量ZrCl4(固) and SiCl4(液)=蒸留⇒SiCl4(液)=HClSiHCl3(液)=蒸留⇒高純度SiHCl3(液)

=水素還元⇒Si(固)(99.999999999%)

さらに半導体で利用するためにはケイ素を多結晶から、原子が綺麗に並んだ単結晶にする必要がある。高温でドロドロに融かした高純度ケイ素に、半導体を制御するための不純物(ホウ素ヒ素リンなど)を添加した上で、にチョクラスキー法という方法でど欠陥のない円柱状の単結晶(シリコンインゴット)を製造する。

あとは大雑把にいうと、シリコンインゴットを1mm弱の輪切りにして、みたいにピッカピカに磨き上げた円盤を作る(シリコンウェーハ)。この上に回路を書き込んで、半導体デバイスとして使用する。


半導体


そもそも半導体とはなんだろうか?それは簡単なことで一言で表すことが出来る。

温度が上がると電気伝導率が増すような導体」

では普通線では何か違うのか?といわれると、線のような普通の導体は

温度が上がると電気伝導率が減るような導体」

という性質を持つ。

ちなみにゴムなどの絶縁体といわれるような電気を通さないものは半導体の性質をもつ。しかし、電気伝導率があまりに異なるために一般的には区別されている。


また、ケイ素は純半導体(真性半導体)として重要である。

そして、n半導体やp半導体もこれから作ることができる。

n半導体As(ヒ素)のような、価電子がケイ素より多いものをケイ素のような真性半導体に添加することで出来る。

p半導体Ga(ガリウム)のような、価電子がケイ素より少ないものをケイ素のような真性半導体に添加することで出来る。

これらは、ダイオードトランジスタなどの回路素子の材料としても有名で聞いたことある人は多いかもしれない。

これらの回路素子はいまあなたが使っているパソコンでも用いられている。

つまり、半導体がないとニコ動がみれなくなる。ニコ動がみれなくなってもいい?またまたご冗談を

これらの詳しい仕組み・原理というものは分子軌法、バンド理論を理解すると幸せになれるかも・・・


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最終更新日: 16/01/03 21:57
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