Aplikasi silikon

Senyawa

Kebanyakan silikon digunakan secara industri tanpa pemurnian dan, pada kenyataannya, biasanya relatif sedikit diproses dari bentuk asalnya. Lebih dari 90 persen kerak bumi terdiri dari mineral silikat, yang merupakan senyawa silikon dan oksigen yang sering membawa ion logam saat bermuatan negatif secara negatif Anion silikat membutuhkan kation untuk menyeimbangkan muatan. Banyak dari ini memiliki penggunaan komersial langsung, seperti tanah liat, pasir silika, dan sebagian besar batu bangunan. Oleh karena itu, sebagian besar penggunaan silikon adalah senyawa struktural, sebagai mineral silikat atau silikon dioksida ( silicon dioksida kasar) .Silikat digunakan dalam pembuatan semen Portland (terutama kalsium silikat) yang digunakan dalam membangun mortir dan plesteran modern, tetapi yang lebih penting, dengan pasir silika dan kerikil (sering mengandung mineral silikat seperti granit) yang digabungkan, beton adalah The dasar untuk sebagian besar proyek konstruksi industri terbesar di dunia modern.

Silika digunakan untuk membuat batu bata refraktori, sejenis keramik. Mineral silikat juga ditemukan dalam keramik putih, kelas produk penting yang sering mengandung berbagai jenis mineral tanah liat yang dipecat (phyllosilicates alami). Contoh satu porselen, yang didasarkan pada Kaolinit mineral silikat. Kaca tradisional (kaca soda-kapur berbasis silikon) melakukan banyak fungsi yang sama dan juga digunakan dalam jendela dan wadah. Selain itu, serat kaca berbasis silika khusus digunakan dalam serat optik, serta di Produksi serat kaca untuk dukungan struktural dan wol kaca untuk isolasi termal.

Silikon umumnya digunakan dalam perawatan tahan air, senyawa cetakan, agen pelepasan cetakan, segel mekanis, minyak dan lilin suhu tinggi, dan senyawa mendempul. Menambahkan asam borat ke minyak silikon. Senyawa silikon lainnya digunakan sebagai abrasive berteknologi tinggi dan keramik berkekuatan tinggi baru berdasarkan silikon karbida. Silikon adalah komponen dari beberapa superalloy.

Paduan

Silikon unsur ditambahkan ke zat cor cair dalam bentuk paduan ferrosilikon atau kalsium-silikon untuk meningkatkan sifat-sifat bagian tipis cor dan untuk mencegah sementit terbentuk ketika terpapar udara luar. Kehadiran elemen silikon dalam besi cair bertindak menyerap oksigen dan dengan demikian memungkinkan kontrol yang lebih ketat dari kandungan karbon baja, yang harus disimpan dalam batas sempit untuk setiap jenis baja. Produksi dan penggunaan ferrosilicon adalah indikator industri baja, dan meskipun bentuk silikon unsur ini sangat tidak murni , ini menyumbang 80% dari penggunaan silikon bebas dunia. Silicon adalah komponen penting dari baja listrik, mengubah resistivitas listrik dan sifat feromagnetik.

Sifat silikon dapat digunakan untuk memodifikasi paduan dengan logam selain besi. Silikon "Metalurgi Kelas " adalah silikon yang murni 95-99%. Sekitar 55% dari konsumsi silikon murni metalurgi dunia digunakan dalam produksi paduan aluminium-silikon (paduan silikon-aluminium) untuk coran aluminium, terutama dalam industri otomotif. Pentingnya silikon dalam coran aluminium adalah bahwa jumlah yang signifikan (yang signifikan (12 %) silikon dalam aluminium membentuk campuran eutektik yang dipadatkan dengan sedikit penyusutan panas. Ini sangat mengurangi robek dan retak karena stres saat paduan cor mendingin untuk memadat. Silikon juga secara signifikan meningkatkan kekerasan aluminium, yang meningkatkan ketahanan aus.

Elektronik

Sebagian besar silikon unsur yang diproduksi masih ferrosilicon, dengan hanya sekitar 20% disempurnakan dari kemurnian kelas metalurgi (total 1,3-1,5 juta metrik ton/tahun). Diperkirakan 15% dari produksi silikon tingkat metalurgi dunia selanjutnya disempurnakan menjadi kemurnian semikonduktor. Ini biasanya "sembilan puluh sembilan " atau 99,9999999% bahan kristal tunggal murni, [98] dengan sedikit cacat.Silikon kristal tunggal dari kemurnian ini biasanya diproduksi dengan metode penarikan dan digunakan untuk menghasilkan wafer silikon yang digunakan dalam industri semikonduktor, elektronik dan beberapa aplikasi fotovoltaik yang berbiaya tinggi dan efisien. Logam, ia melakukan lubang elektron dan elektron yang dilepaskan dari atom dengan panas; Konduktivitas listrik silikon meningkat dengan suhu. Silicon murni memiliki konduktivitas listrik yang terlalu rendah (mis., Resistivitas terlalu tinggi) untuk digunakan sebagai elemen sirkuit dalam elektronik. Dalam praktiknya, silikon murni didoping dengan konsentrasi rendah elemen -elemen tertentu lainnya, yang sangat meningkatkan konduktivitasnya dan menyetel respons listriknya dengan mengendalikan jumlah dan muatan (positif atau negatif) dari pembawa aktif. Kontrol seperti itu diperlukan untuk transistor, sel surya, Detektor semikonduktor, dan perangkat semikonduktor lainnya yang digunakan dalam industri komputer dan aplikasi teknis lainnya. Dalam silikon fotonik, silikon dapat digunakan sebagai media laser Raman gelombang kontinu untuk menghasilkan cahaya yang koheren.

Secara umum sirkuit terintegrasi, wafer silikon kristal tunggal berfungsi sebagai dukungan mekanis untuk sirkuit, yang dibentuk oleh doping dan terisolasi satu sama lain dengan lapisan tipis silikon oksida, silikon oksida yang mudah diproduksi pada permukaan silikon oleh proses oksidasi termal. Isolator atau oksidasi lokal (locos), yang melibatkan pengungkapan elemen pada oksigen dalam kondisi yang sesuai yang dapat diprediksi oleh model kesepakatan-guncang. dan aktivitas listrik terbesar tanpa menderita gangguan longsoran salju (longsoran elektron ketika panas menciptakan elektron dan lubang gratis, yang pada gilirannya melewati lebih banyak arus, menghasilkan lebih banyak panas). Juga, oksida isolasi silikon tidak larut dalam air, yang membuatnya lebih unggul daripada germanium (elemen dengan sifat serupa yang juga digunakan dalam perangkat semikonduktor) dalam beberapa teknik manufaktur.

Silikon kristal tunggal mahal untuk diproduksi dan biasanya hanya dibenarkan dalam produksi sirkuit terintegrasi, di mana cacat kristal kecil mengganggu jalur sirkuit kecil. Untuk penggunaan lain, jenis silikon murni lainnya dapat digunakan. Silicon Kelas Metalurgi (UMG-SI), digunakan untuk menghasilkan elektronik area besar berbiaya rendah dan sel surya film tipis berbiaya rendah dalam aplikasi seperti layar kristal cair. Sedikit kurang murni atau polikristalin daripada monokristalin, diproduksi dalam jumlah yang sebanding dengan silikon monokristalin: 75.000 hingga 150.000 metrik ton per tahun. Pasar silikon sekunder tumbuh lebih cepat daripada silikon monokristalin. Produksi polisilikon, terutama digunakan dalam sel surya, diperkirakan akan mencapai 200.000 metrik ton per tahun pada 2013, sementara silikon semikonduktor monokristalin diperkirakan akan tetap di bawah 50.000 ton per tahun.

Titik kuantum

Titik kuantum silikon diproduksi oleh hidrogen silsesquioxane perawatan panas ke dalam nanokristal beberapa nanometer ke beberapa mikrometer, menunjukkan sifat pendaran yang bergantung pada ukuran. Nanocrystals menampilkan stoke besar, converting foton dalam rentang ultraviolet ke dalam foton di dalam visible atau foton dalam rentang ultraviolet ke dalam foton di dalam visible atau foton dalam rentang ultraviolet ke dalam foton di dalam visible or Pada ukuran partikel, memungkinkan aplikasi dalam tampilan titik kuantum dan konsentrator surya yang bercahaya. Salah satu manfaat menggunakan titik-titik kuantum berbasis silikon dibandingkan dengan kadmium atau indium adalah sifat silikon yang tidak beracun dan bebas logam. Aplikasi lain dari titik kuantum silikon adalah titik-titik silikon adalah Titik adalah The The adalah The The adalah The The adalah The The adalah The adalah The adalah The Silicon adalah the the adalah The adalah The Silicon adalah The Silicon adalah the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the Deteksi zat berbahaya. Sensor mengeksploitasi sifat luminescent titik -titik kuantum dengan memadamkan photoluminescence dengan adanya zat berbahaya. Ada banyak pendekatan untuk penginderaan kimia berbahaya, beberapa di antaranya adalah transfer elektron, transfer energi resonansi fluoresensi, dan generasi photocurrent. Orbital (LUMO) sedikit lebih rendah dari pita konduksi titik kuantum, pendinginan transfer elektron terjadi, memungkinkan transfer elektron di antara keduanya, sehingga mencegah lubang dan komposit elektronik. Efeknya juga dapat dibalik, dengan molekul yang ditempati tertinggi Orbital (HOMO) dari molekul donor sedikit di atas tepi pita valensi dari titik kuantum, yang memungkinkan elektron untuk mentransfer di antara mereka, mengisi lubang dan mencegah rekombinasi. Transfer energi resonansi resonensi terjadi ketika sebuah kompleks terbentuk antara titik kuantum dan molekul quencher quenchercer terjadi ketika sebuah kompleks terbentuk antara titik kuantum dan quencher quencher . Kompleks akan terus menyerap cahaya, tetapi ketika energi dialihkan ke keadaan dasar, ia tidak akan melepaskan foton, memadamkan bahan. Pendekatan ketiga menggunakan pendekatan yang berbeda, dengan mengukur fotokur yang dipancarkan oleh titik -titik kuantum daripada memantau tampilan photoluminescent. Jika konsentrasi bahan kimia yang diinginkan meningkat, arus photocurrent yang dipancarkan oleh perubahan nanokristal sebagai respons.