Shu qadar ko'p va ko'p qirrali element mavjudki, u bizning zamonaviy dunyomiz uchun asos bo'lib qoldi. Ushbu element kremniy bo'lib, bugungi kunda biz foydalanadigan har bir elektron qurilmaning markazida joylashgan yarimo'tkazgichdir.
Kremniy Si belgisi va atom raqami 14 bo'lgan kimyoviy elementdir. U ko'k-kulrang metall yorqinligi bo'lgan qattiq, kristalli qattiq moddadir va to'rt valentli metalloid va yarim o'tkazgichdir. U Yer qobig'ida kisloroddan keyin ikkinchi eng ko'p element (massa bo'yicha taxminan 28%).
Silikonning erish nuqtasi 1414 ° C va qaynash nuqtasi 3265 ° C dir. U nisbatan inert, kislorod yoki suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. Qizdirilganda galogenlar va suyultirilgan ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi. Kremniy ikkita allotropik shaklda mavjud; jigarrang kremniy kukundir, kristalli (metall) kremniy esa juda mo'rt.
Kremniyning elektron konfiguratsiyasi \([Ne] 3s^2 3p^2\) dir. Ushbu konfiguratsiya kremniy qanday qilib boshqa atomlar yoki molekulalar bilan to'rtta kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkinligini ko'rsatadi, bu esa uni birikmalar hosil qilishda juda ko'p qirrali qiladi.
Kremniyning yarimo'tkazgich sifatida harakat qilish qobiliyati, ya'ni u ba'zi sharoitlarda elektr tokini o'tkaza oladi, ammo boshqalarida emas, uni elektron qurilmalar ishlab chiqarishda muhim qiladi. Bu xususiyat elektr toklarini boshqarish imkonini beradi, bu mikrochiplar va quyosh batareyalaridan smartfonlar va kompyuterlargacha bo'lgan qurilmalarda juda muhimdir.
Kremniyning texnologiyadagi rolining markazida silikon chip yoki integral mikrosxemalar yotadi. Yupqa bo‘lak kremniydan yasalgan bu qurilma minglab milliondan milliongacha tranzistorlarni sig‘dira oladi. Transistorlar kalit vazifasini bajaradi, qurilmalarda elektr tokining oqishini nazorat qiladi.
Kremniy tabiatda erkin topilmaydi, lekin kvarts, dala shpati, slyuda va gil kabi minerallarda bog'lanadi. Bundan tashqari, u qumning muhim tarkibiy qismidir. Qazib olish va qayta ishlash jarayonida sof kremniy sanoatda foydalanish uchun olinadi.
Silikon biologiyada ham hal qiluvchi ahamiyatga ega, garchi unchalik ma'lum bo'lmasa ham. Ba'zi mikroskopik organizmlar, masalan, diatomlar, hujayra devorlarini mustahkamlash uchun kremniydan foydalanadilar. Tirik organizmlar tomonidan kremniydan foydalanish bu elementning qanchalik ko'p qirrali ekanligiga misoldir.
Eng mashhur kremniy birikmalaridan biri kremniy dioksidi ( \(SiO_2\) ), odatda kvarts deb nomlanadi. Ushbu birikma shisha, keramika va sementning asosini tashkil qiladi. Silikon karbid ( \(SiC\) ), boshqa birikma abraziv sifatida va o'q o'tkazmaydigan yeleklarda ishlatiladi.
Sof kremniy 2000°S dan yuqori haroratda elektr yoy pechida kremniy dioksidini uglerod bilan qaytarilishi natijasida olinadi. Ushbu reaksiya tenglamasi:
\(SiO_2 + 2C \rightarrow Si + 2CO\)
Bu jarayon metallurgiya darajasidagi kremniyni beradi, keyinchalik yarimo'tkazgichli kremniy ishlab chiqarish uchun tozalanadi. Bu zonani tozalash deb nomlanuvchi jarayonni o'z ichiga oladi, bu erda aralashmalar kremniy quymasining kichik qismlarini eritib, ularni qayta kristallanishga imkon beradi.
Kremniyning o'zi zararli bo'lmasa-da, kremniyni olish va tozalash jarayoni atrof-muhitga ta'sir qilishi mumkin. Kvars qumini qazib olish (kremniyning asosiy manbai) va kremniy metalli va kremniy birikmalarini ishlab chiqarish havo va suvning ifloslanishiga olib kelishi mumkin. Qayta ishlash va qayta ishlashni takomillashtirish tashabbuslari orqali ushbu ta'sirlarni kamaytirish uchun sanoatda sa'y-harakatlar olib borilmoqda.
Texnologiya chegaralarini bosib o'tishda davom etar ekanmiz, kremniy va uning birikmalariga talab ortib borishi kutilmoqda. Bundan ham samaraliroq kremniy asosidagi yarimo'tkazgichlarni yaratish, shuningdek, bir kun kelib kremniyni almashtirishi yoki uning yonida ishlashi mumkin bo'lgan muqobil materiallar bo'yicha tadqiqotlar davom etmoqda.
Kuchli tadqiqot yo'nalishlaridan biri kvant hisoblashda foydalanish potentsialiga ega bo'lgan kremniy kvant nuqtalarini ishlab chiqishdir. Kvant kompyuterlari an'anaviy kompyuterlardan farqli o'laroq, misli ko'rilmagan tezlikda murakkab hisob-kitoblarni bajarish uchun kvant mexanikasi tamoyillaridan foydalanadi.
Bundan tashqari, energiyani saqlash texnologiyalarida kremniydan foydalanish bo'yicha tadqiqotlar davom etmoqda. Silikon anodlar litiy-ionli batareyalarda foydalanish uchun o'rganilmoqda, chunki ular an'anaviy grafit anodlariga qaraganda ancha yuqori quvvatga ega. Bu elektron qurilmalar va elektr transport vositalarining batareya quvvatini sezilarli darajada oshirishi mumkin.
Silikon shunchaki element emas; bu zamonaviy texnologik landshaftning asosiy ustunidir. Uning noyob xususiyatlari elektron qurilmalarning ishlashiga imkon beradi va uning ko'pligi uni keng doiradagi ilovalar uchun asosiy materialga aylantiradi. Biz kremniyning imkoniyatlarini o'rganish va takomillashtirishda davom etar ekanmiz, u texnologiya kelajagiga bo'lgan intilishimizning birinchi qatorida qolmoqda.
Kremniyning yarimo'tkazgich xususiyatlarini tushunish uchun keng tarqalgan tajribalardan biri kremniyning qizdirilganda o'tkazuvchanligini o'lchashni o'z ichiga oladi. Nazorat qilinadigan muhitda silikon namunasi harorat sensori va multimetrli sxemaga biriktirilgan. Kremniy asta-sekin qizdirilsa, uning o'tkazuvchanligi ortadi, bu uning yarimo'tkazgich xususiyatini ko'rsatadi. Ushbu tajriba kremniyning yuqori haroratlarda qanday qilib ko'proq elektr tokini o'tkazishi mumkinligini ko'rsatadi, bu printsip turli xil elektron qurilmalarda qo'llaniladi.
