Semiconductores y piedras preciosas
Históricamente, los semiconductores son famosos por la invención del transistor. Pero no todos los semiconductores son cristales.
Como todos sabemos, los materiales se dividen en dos categorías: cristalinos y amorfos.
Un cristal es un sólido con partículas internas dispuestas periódica y repetidamente en un espacio tridimensional, es decir, un cristal es un sólido con estructura reticular; La llamada estructura reticular se refiere a la disposición regular de las partículas internas (átomos, iones o moléculas) para formar una determinada figura geométrica. El elemento básico del cristal es la simetría. Los cristales tienen simetrías específicas en su forma ideal y estructura interna. Una característica importante del cristal es su forma geométrica regular. Los cristales cultivados en condiciones ideales deberían ser polígonos convexos.
Algunas sustancias que parecen cristales, como el vidrio, el ámbar, etc. No existe una estructura reticular, es decir, no se repiten periódicamente. Estos sólidos se denominan cuerpos amorfos o amorfos.
El cristal también es diferente al cristal. Los cristales se pueden clasificar según su origen y propiedades aglutinantes. Los cristales se dividen en cristales naturales (gemas, hielo, arena, etc.) y cristales artificiales (diversos materiales de cristales artificiales, etc.) según sus fuentes. Los cristales se dividen en: cristales atómicos, como el diamante; cristales iónicos, como el NaCl; cristales moleculares, como el hielo;
El cristal natural, o mineral cristalino natural, es un elemento o compuesto natural con una determinada composición química y estructura cristalina. Los cristales sintéticos son cristales sintéticos o artificiales.
Los cristales sintéticos son cristales artificiales que tienen contrapartes naturales. Por el contrario, los cristales artificiales no tienen homólogos naturales, como el titanato de estroncio, el granate (YAG) y el granate (GGG) artificiales.
Los cristales comunes incluyen cristal, sal gema, sacarosa, etc. En la mente de la gente común, el cristal, como el cristal y la sal gema, tiene una forma poliédrica geométrica regular.
Son útiles tanto los semiconductores cristalinos como los amorfos, incluidos los semiconductores policristalinos. Por ejemplo, las células solares de silicio incluyen células solares de silicio monocristalino, células solares de silicio amorfo, células solares de silicio policristalino, etc.
(2) Cristales y gemas
Las formas geométricas regulares y los hermosos colores de los cristales hacen que la gente piense en gemas de inmediato.
Las piedras preciosas comunes clasificadas por sistema cristalino son:
Familias de cristales avanzadas, como diamantes, granates, espinelas, etc. Tienen igual simetría axial;
Familia de cristales medianos, como esmeralda y aguamarina con simetría hexagonal; rubí, zafiro, turmalina, cristal con triple simetría;
Grupos de cristales de bajo nivel, como topacio, peridoto y crisoberilo con simetría clínicamente simétrica; nefrita, jadeíta y diópsido con simetría monoclínica;
Presta atención a la diferencia entre piedras preciosas y jade aquí. Las piedras preciosas, como los diamantes, los rubíes y los zafiros, son monocristales, es decir, cristales compuestos de un solo mineral. La jadeíta, como la jadeíta, la nefrita y la jadeíta, es un agregado policristalino, es decir, un agregado compuesto por uno o más minerales.
(3) Semiconductores y piedras preciosas
“Los diamantes son para siempre” era el eslogan publicitario utilizado por el gigante de la joyería De Beers en 1939.
El diamante aquí es diamante, o carbono (C) con estructura de diamante. El diamante es la piedra preciosa más dura conocida.
Los diamantes puros son incoloros. Los diamantes azules están dopados con pequeñas cantidades de boro (B) y los diamantes morados están dopados con pequeñas cantidades de átomos de nitrógeno (N), boro (B) e hidrógeno (H).
Si algo tan precioso puede hacerse artificialmente, ¡qué gran tentación de riqueza! De hecho, la gente lleva mucho tiempo intentando crear diamantes artificiales.
En 1893, el científico francés Henri Moissan (1852-1907) anunció al mundo que había fabricado con éxito el primer diamante artificial del mundo a partir de grafito. Pero cuando alguien le preguntó si tenía dudas o no podía reproducirlo, se negó por motivos de confidencialidad y patentabilidad. De hecho, no creó diamantes a partir de grafito, pero tampoco hizo trampa. Se dice que Moissan estaba convencido de que se podían fabricar diamantes bajo presión normal e hizo que sus asistentes lo intentaran una y otra vez. Más tarde, el asistente se aburrió, por lo que puso un diamante en el horno con anticipación. Movasan no lo sabía y pensó que el experimento había sido realmente un éxito. No fue hasta 1955 que General Motors de Estados Unidos desarrolló con éxito diamantes artificiales.
Además de los diamantes, el zafiro y el rubí (corindón rojo y azul) también se utilizan frecuentemente como sustratos en la industria de los semiconductores. Los zafiros y rubíes están compuestos principalmente de óxido de aluminio (Al2O3).
La alúmina pura es incolora. El color del zafiro y el rubí es causado por los metales mezclados en él. Por ejemplo, zafiro: alúmina + hierro (Fe) y titanio (Ti: alúmina +). cromo. Por supuesto, ahora tanto los zafiros como los rubíes se pueden sintetizar artificialmente. No es necesario que sean coloridos cuando se utilizan como sustratos, por lo que se evita el dopado con metales.