Il SILICIO ED I MATERIALI SEMICONDUTTORI

Il silicio fu scoperto nel 1787 da Antoine Lavoisier. Questo elemento chimico, presente nella crosta terrestre, e' il secondo per abbondanza dopo l'ossigeno. Il silicio si puo' ricavare dal biossido di silicio SiO₂ (silice) seguendo diverse reazioni chimiche che ne forniscono differenti gradi di purezza. Il simbolo chimico del silicio e' (Si) ed il suo numero atomico e' Z = 14 (Z rappresenta il numero di protoni contenuti nel nucleo di un atomo, se l'atomo e' neutro Z e' anche uguale al numero di elettroni dell'atomo). In Fig.1 e' riportato un semplice modello dell'atomo di silicio:

Fig.1

L'atomo di silicio e' tetravalente, cioe' possiede quattro elettroni di valenza che partecipano alla formazione dei legami chimici con altri atomi sia di silicio, sia di altri elementi. Nel silicio puro gli elettroni di valenza sono legati tra di loro mediante legami covalenti, nei quali due atomi affiancati di silicio mettono in comune una coppia di elettroni. La Fig.1a e' una rappresentazione semplificata del legame tra atomi in un materiale di silicio puro; osservando la figura si nota come ogni atomo di Si sia legato, mediante quattro legami covalenti, ad altri quattro atomi di Si piu' vicini:

Fig.1a

L'organizzazione nello spazio dei legami covalenti tra atomi di silicio e' tale da generare una struttura cristallina stabile, caratterizzata da unita' tetraedriche che si ripetono nello spazio dando luogo ad un reticolo ordinato. La struttura cristallina del silicio puro e' molto simile a quella del diamamte, come si puo' notare dalla Fig.2:

Fig.2

Nel silicio amorfo invece l'ordine a lungo raggio delle unita' tetraedriche non e' presente e gli atomi formano un reticolo disordinato e continuo; il silicio amorfo e' la forma allotropica non cristallina del silicio:

Fig.3

Nella sua forma cristallina, il silicio ha un colore grigio ed una lucidita' metallica, come indicato in Fig.4:

Fig.4

Questo materiale viene prevalentemente utilizzato nel settore dell'industria elettronica per la fabbricazione di diversi componenti elettronici, compresi quelli facenti parte di un computer:

Circuiti integrati VLSI (Very Large Scale Integration) della Intel, preparati su un wafer di silicio monocristallino.

Le applicazioni del silicio coinvolgono anche il settore fotovoltaico per la produzione di celle solari e di pannelli solari fotovoltaici.

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