Vì sao đại đa số các mạch tích hợp được chế tạo bằng vật liệu silic?

Ngày nay, trong các máy tính điện tử, trong các loại thiết bị điện tử, hầu hết dùng các mạch tích hợp, được chế tạo bằng các đơn tinh thể silic. Vật liệu silic trong công nghiệp vi điện tử (đặc biệt trong các mạch tích hợp siêu lớn) rất được coi trọng và ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Vì sao vậy?

Silic là một trong những nguyên tố có hàm lượng cao nhất trong vỏ Trái Đất sau oxy, là nguyên tố chủ yếu hình thành nên các khoáng vật trong vỏ Trái Đất. Vì vậy vật liệu đơn tinh thể silic có giá thành thấp so với nhiều vật liệu bán dẫn khác (như gali asenua, inđi photphua và gecmani) có ý nghĩa lớn trong việc giảm giá thành sản phẩm. Nhưng trong tự nhiên silic thường tồn tại ở dạng hợp chất vì vậy thường phải qua quá trình khử mới chế tạo được silic tinh khiết. Do kỹ thuật chế tạo silic tinh khiết và việc kéo đơn tinh thể ngày càng được thành thạo, nên việc sử dụng lượng lớn silic là hoàn toàn có thể.

Silic có tính bền nhiệt và bền hoá học tốt. Trong quá trình chế tạo các mạch tích hợp cần phải qua quá trình xử lý nhiệt, nhiệt độ xử lý có thể lên đến 900°C. Chất bán dẫn là hợp chất gali asenua dễ bị thay đổi, phân huỷ qua quá trình xử lý. Các đơn tinh thể silic có thể chịu được nhiệt độ 1200°C mà vẫn giữ được tính năng ổn định. Vật liệu silic lại có tính chất dễ bị nhiễm tạp. Trong quá trình sử dụng vật liệu bán dẫn để chế tạo các mạch tích hợp cũng như các linh kiện điện tử khác cần phải đưa các tạp chất vào để điều khiển tính năng điện của vật liệu. Việc cho nhiễm tạp vào vật liệu silic được thực hiện khá dễ dàng. Qua quá trình cho silic thâm nhập một lượng nhất định photpho hay bo có thể điều khiển các tính năng về điện của vật liệu theo yêu cầu của việc chế tạo mạch tích hợp.

Một điểm quan trọng nữa để vật liệu silic được sử dụng trên quy mô lớn trong việc chế tạo các mạch tích hợp là người ta dễ dàng tạo ra một lớp silic đioxit có tính chất cách điện cao trên bề mặt, làm thành lớp ngăn cách bằng silic đioxit. Chỉ cần cho một phiến silic vào oxy hoặc hơi nước rồi gia nhiệt người ta có thể tạo được trên bề mặt của tấm silic một lớp silic đioxit dày cỡ micromet đến mấy phần nghìn của micromet. Nhờ biện pháp này có thể tạo được lớp silic đioxit hết sức đặc khít có những tính năng điện hết sức ưu việt tương xứng tuyệt hảo với đơn tinh thể silic ở dưới, về cơ bản không tạo ra ở mặt ngăn cách các hoạt tính về điện nào đó. Lớp silic đioxit có tác dụng quan trọng trong công nghiệp sản xuất mạch tích hợp. Với các chất bán dẫn loại khác, người ta còn chưa tìm được lớp cách điện ưu việt như silic đioxit*, đạt đến tính ưu việt của hệ silic đioxit / silic. Cho dù vật liệu gali asenua có tính năng tốt trong lĩnh vực cao tần so với silic, nhưng trong việc sản xuất mạch tích hợp ở quy mô lớn thì vật liệu silic vẫn ở hàng đầu.

Nước tẩy rửa ảnh hưởng đến môi trường như thế nào?

Nước tẩy rửa là sản phẩm cần thiết trong cuộc sống ngày nay. Nó gồm nhiều loại thường gặp, như: nước rửa bát, bột giặt quần áo, nước tẩy các chất dầu...

Tại sao tằm lại thích ăn lá dâu nhất?

Cách đây khoảng 18 triệu năm, trên Trái Đất đã có một loài thực vật là cây dâu. Cây dâu vốn sinh trưởng ở khu vực nóng ẩm, là loài cây xanh quanh năm, sau khi đến với vùng ôn đới mới dần dần trở thành loài cây rụng lá.

Hình dáng của vi sinh vật nào là nhỏ nhất?

Nếu như nói đến các thành viên có thân hình lớn nhất trong thế giới sinh vật thì hầu như tất cả mọi người đều biết dưới hải dương có cá voi, trên mặt đất có voi và còn có loại cây thông lớn thân cao đến 100 m.

Vì sao mùa xuân và mùa thu lại thích hợp với việc câu cá?

Ở các thuỷ vực gẩn bờ biển Nhật Bản có rất nhiều loại cá thích sống ở vùng nước ấm 16 - 25 độ C Vào mùa xuân nước ở gẩn bờ biển ấm dẩn, các loài cá ưa...

Tại sao những cây sống ở bãi biển và đầm lầy đều có rễ phụ?

Chúng ta biết rằng cuộc sống và sự sinh trưởng của thực vật không tách rời khỏi nước. Nếu không có nước thực vật sẽ bị khô héo, thậm chí bị chết.

Hiệu buôn mỗi lần nhập bao nhiêu hàng là hợp lí?

Các hiệu buôn bán hàng cho khách đồng thời phải nhận hàng từ các nhà sản xuất, nhà máy hoặc mua từ các cửa hiệu khác. Thông thường khi buôn bán một...

Tại sao tàu vũ trụ được phóng theo chiều quay của trái đất?

Các vận động viên muốn nhảy xa phải lấy đà, muốn ném lao cũng lấy đà. Đó là sự lợi dụng lực quán tính.

Nước tiểu được hình thành như thế nào?

Trong điều kiện bình thường, nếu ta uống nước nhiều thì đi tiểu nhiều, uống ít đi tiểu ít. Mới nghe qua, tưởng như nước vào cơ thể sẽ biến thành nước...

Đảo hình thành như thế nào?

Nằm xa lắc ngoài khơi, một hòn đảo xinh đẹp với cây cối xanh rờn nhưng cô độc giữa bốn bề nước mênh mông. Cách nó hàng trăm km, một vòng tròn san hô...