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多晶硅基础与产业发展概述
资料介绍
一、多晶硅的定义与基本性质
多晶硅，是单质硅的一种形态，指的是由许多尺寸不同、结晶取向无序的硅晶粒组成的固态硅材料。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。
从化学性质来看，多晶硅的化学性质与单晶硅基本一致，在常温下化学性质稳定，不溶于水、硝酸、盐酸等常见溶剂，能够与氢氟酸、强碱发生缓慢反应；高温环境下容易与氧、氮、硫等非金属元素化合，具备半导体材料典型的导电特性，其电导率会随温度升高而显著上升，拥有明显的光电效应。
从物理外观来看，多晶硅一般呈现为银灰色的固体，有金属光泽，密度约为2.32~2.34g/cm³，熔点1410℃，沸点2355℃，硬度介于锗和石英之间，质脆且容易切割。与单晶硅不同，多晶硅不存在长程有序的晶体结构，晶粒边界处存在大量悬挂键和缺陷，会导致载流子在晶粒边界发生复合，因此多晶硅的电学性能通常弱于单晶硅。
二、多晶硅的分类
按照用途和纯度要求，多晶硅主要可以分为两大类：
1. 太阳能级多晶硅：主要用于制备太阳能光伏电池，对纯度的要求相对较低，一般要求纯度在6N~9N之间（1N=99.9%，6N即为99.9999%），少数高效电池产品会要求纯度达到9N以上。
2. 电子级多晶硅：主要用于制备半导体集成电路、半导体器件所需的单晶硅棒，对纯度要求极高，一般要求纯度达到11N及以上，部分高端芯片制造所需的多晶硅纯度要求可达12N（即杂质含量仅为百亿分之一）。
按照生产工艺路线划分，多晶硅还可以分为改良西门子法多晶硅、硅烷法多晶硅、流化床法多晶硅等不同品类，其中改良西门子法是当前全球市场占比最高的主流工艺路线。
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