半导体的制造工艺中的关键是什么？

（1）

硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

(3）

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

（4）

进行到目前为止，半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小，因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化，坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中，晶体成长时，以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出：

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒，理论上最大直径可达45厘米，最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法（Czochralski process，也称为柴氏长晶法），此种方法因成本较低而被广泛采用，除此之外，还有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮动区法（floating zone process）都可以用来制造单晶硅。

（1）A、金属温度计是利用金属材料的电阻率随温度升高而而升高制成的，故A错误； B、合金材料的电阻率几乎不随温度变化而变化，标准电阻是利用该原理制成的，故B正确； C、半导体材料的电阻率随温度升高而减小，故C错误； D、当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减为零，这种现象叫超导现象；绝对零度是达不到的，故D错误； 故选B． （2）①固定刻度读数为0.5mm；可动刻度读数为：40.0×0.01mm=0.400mm； 故读数为：0.900mm； ②最大电流为：I ≈ 1.5V 25Ω =0.06A=60mA ； 故电流表选择A 1 ，电压表选择V 2 ； 滑动变阻器采用分压式接法，为便于 *** 作，选择小电阻，故选R 1 ； 电路图如图所示： ③根据欧姆定律，有：R= U I ； 根据电阻定律，有：R= ρ l S ； 其中：S= 1 4 π d 2 ； 联立解得： ρ= πU d 2 4Il ； 故答案为：（1）B；（2）①0.900；②A 1 ，V 2 ，R 1 ；测量电路原理图如图； ③ πU d 2 4Il ．

众所周知，灯泡的发展经历了很多个阶段。从早期的白炽灯泡到老式的节能灯泡到现如今的LED灯泡最后到南昌大学江风益教授带领团队所研发的硅基LED灯泡。虽然江风益教授所研制的灯泡还未批量生产，但其研发成果已经取得了不错的结果，未来的发展前景也一定是可观的。那么从灯泡的每一个发展阶段当中，我们可以看到科技进步的同时，也可以看到我国科学技术的突飞猛进。科技进步除了带给国家辉煌的同时，也给我们普通老百姓带来了福音，让大家的生活更加美好。

首先我们来了解一下白炽灯泡 第一个发明灯泡的是德国的亨利-戈培尔，同时爱迪生经过数千次的尝试终于找到适合灯泡发光的材料即钨丝，最终才昭示着白炽灯泡的成功问世。

传统白炽灯泡在早期成为日常生活照明的实用工具。

这种灯泡现在基本上很少见了，也基本上快要淘汰了。那么我们来了解一下白炽灯泡的发光原理。白炽灯泡从物理角度上看其实就是运用电流的热效应这一基本原理。通过电流的作用使钨丝（钨丝是一种熔点高，电阻大，强度好的材料。）发光发热，产生明亮的可见光。有时候这种灯泡非常容易坏也非常容易变黑，一般就是里面的钨丝断了导致电路不能导通，导致灯泡不能正常发光。

其原因是灯泡通电后，钨丝温度急剧上升，导致它与灯泡里面的氧气发生化学反应，使灯丝熔断，钨丝蒸汽附着在灯泡玻璃表面导致越用越黑也就越暗。所以为了防止钨丝被氧化以及灯泡变暗，通常生产厂家一般会在灯泡里面充入惰性气体（氩气和氮气），使灯泡里面的氧气含量降低甚至几乎没有氧气。有时还在灯丝上面涂上一层磷。防止钨丝氧化最终达到使用寿命的效果。但是白炽灯泡的发光利用率是非常低的，其主要是用于发热，消耗电能，并不能带来很高的发光效率，所以随着社会的发展，传统白炽灯泡慢慢的被淘汰。

取代传统灯泡的是现如今的节能灯泡。其发光原理是，首先由导线，灯管，启动器（启辉器）镇流器，以及220伏交流电源组成通路。电源接通之后，灯管先不亮，而是启动器

内发生辉光放电，使其中的双金属片受热翘起导致触点闭合，接通灯丝电路，电流经过镇流器和

灯管两端的灯丝和启动器。这时灯丝很快加热而发射电子，启动器放电停止，内部双金属片冷却断开，在电路断开的瞬间镇流器由于产生很高的自感电动势，加在灯管的两端，导致灯管发光。同时灯管里面还会涂有一些荧光粉（红粉，绿粉，蓝粉）他们单独作用时发各自代表的光，混合在一起就发白光，所以这也就是为什么平时的节能灯发白光的原因。如果节能灯不能正常发光一般是启动器损坏，可以将启动器替换掉。重新装上一个新的即可。或者是灯管使用太久，发光太暗，这时也可以把灯管换下。

LED灯在现如今的日常生活中，使用的也越来越普遍，也越来越经济实惠，广受消费者青睐。其发光原理是

LED灯泡

LED灯管

LED灯由一个个小的发光二极管

发光二极管

组成，当发光二极管在额定电压下正常工作时，LED灯就正常发光。二极管就是一种将电能转化为可见光的固态的半导体器件。所以从节能方面来看LED灯更加节能，环保，安全。

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