En halvleder er et materiale hvis elektriske ledningsevne ved romtemperatur er mellom den til en leder og en isolator. I likhet med kobbertråd i hverdagen er aluminiumtråd en leder, og gummi er en isolator. Fra et konduktivitetssynspunkt refererer halvleder til en kontrollerbar konduktivitet, alt fra isolator til leder.
I de tidlige dagene av halvlederbrikker var ikke silisium hovedaktøren, men germanium. Den første transistoren var en germaniumbasert transistor, og den første integrerte kretsbrikken var en germaniumbrikke.
Germanium har imidlertid noen svært vanskelige problemer, som mange grensesnittdefekter i halvledere, dårlig termisk stabilitet og utilstrekkelig oksidtetthet. Dessuten er germanium et sjeldent grunnstoff, innholdet i jordskorpen er bare 7 deler per million, og fordelingen av germaniummalm er også svært spredt. Det er nettopp fordi germanium er svært sjeldent, at fordelingen ikke er konsentrert, noe som resulterer i høye kostnader for germaniumråvarer; ting er sjeldne, råvarekostnadene er høye, og germaniumtransistorer er ikke billige noe sted, så germaniumtransistorer er vanskelige å masseprodusere.
Så forskerne hoppet fokuset i studien opp ett nivå, og så på silisium. Man kan si at alle de medfødte manglene ved germanium er de medfødte fordelene ved silisium.
1. Silisium er det nest mest forekommende grunnstoffet etter oksygen, men du finner knapt silisium i naturen. De vanligste forbindelsene er silika og silikater. Silika er en av hovedkomponentene i sand. I tillegg er feltspat, granitt, kvarts og andre forbindelser basert på silisium-oksygenforbindelser.
2. Silisiumets termiske stabilitet er god, med et tett oksid med høy dielektrisk konstant, kan det enkelt fremstilles et silisium-silisiumoksid-grensesnitt med få grensesnittdefekter.
3. Silisiumoksid er uløselig i vann (germaniumoksid er uløselig i vann) og uløselig i de fleste syrer, som rett og slett er korrosjonstrykkteknologien for kretskort. Det kombinerte produktet er den integrerte kretsplanprosessen som fortsetter den dag i dag.
Publisert: 31. juli 2023