矽是一種化學元素，英文名稱Silicon，化學符號是Si，舊稱矽，原子序數14，相對原子質量28.0855，密度2.4g/cm?，熔點1414℃，沸點2355℃ ，元素周期表上IVA族的類金屬元素。矽有晶體(ti) 矽和無定形矽兩(liang) 種同素異形體(ti) ，晶體(ti) 矽為(wei) 鋼灰色，無定形矽為(wei) 黑色，晶體(ti) 矽屬於(yu) 原子晶體(ti) ，硬而有 光澤，有半導體(ti) 性質。矽的化學性質比較活潑，在高溫下能與(yu) 氧氣等多種元素化合，不溶於(yu) 水、硝酸和yan酸，溶於(yu) 氫氟suan和堿液。它是地殼中 含量僅(jin) 次於(yu) 氧的元素。矽土（又稱二氧化矽）是一類矽酸鹽礦物，也是沙、石英岩以及花崗岩的主要成分。

　　矽在自然界中分布極廣，一般很少以單質的形式出現，主要以二氧化矽和矽酸鹽的形式存在，地殼中約含27.6%，是地殼中僅(jin) 次於(yu) 氧的第二豐(feng) 富元 素。主要用來製作高純半導體(ti) 、耐高溫材料、光導纖維通信材料、有機矽化合物、合金等，被廣泛應用於(yu) 航空航天、電子電氣、建築、運輸、能 源、化工、紡織、食品、輕工、醫療、農(nong) 業(ye) 等行業(ye) 。

　　國外專(zhuan) 家Mietek Jaroniec表述了矽是如何深刻地影響著我們(men) 生活的方方麵麵，無論是在各種材料中與(yu) 其他元素化合的矽，還是用來製作電子器件 的高純矽，又或者是更新形式的‘黑矽’。

　　矽，是地殼中含量僅(jin) 次於(yu) 氧的元素。矽土（又稱二氧化矽）是一類矽酸鹽礦物，也是沙、石英岩以及花崗岩的主要成分；盡管大約75%的地球都由 矽土組成，但矽單質在自然界中卻很少見且直到19世紀才為(wei) 人所知。其實，不純的非晶形矽可能最早在1811年便由Gay-Lussac和Thenard通過加熱 鉀和四氟化矽得到，然而，說起矽元素，人們(men) 還是會(hui) 將其發現歸功於(yu) Berzelius，因為(wei) 是他在1824年將通過上述方法所得的矽進一步潤洗提純而得 到了純矽。如今已經可以利用電爐加熱矽土與(yu) 碳的混合物至遠遠高於(yu) 矽熔點（1,414 °C）的溫度（1,900-2,350 °C）來實現矽的大規模生產(chan) 。

　　矽穀：激光照射過的矽表麵掃描電子電鏡圖像（插圖）與(yu) 美國猶他州布萊斯峽穀國家公園一角非常相似。

　　據美國地質調查所指出，截至2007年，全世界包括合成矽在內(nei) 的純矽存儲(chu) 量已經超過了50萬(wan) 噸，這足以顯示其對當今科技的重要性。其中超過90% 的矽用來製造含矽化學品及合金。比如常用於(yu) 汽車行業(ye) 富鋁合金，以及被廣泛用作潤滑油、樹脂、橡膠或者密封膠的矽脂（特征為(wei) 含有矽氧鍵和 矽碳鍵）。而以沙子形式存在的二氧化矽則是玻璃和混凝土這些最常用的材料的基礎原料。氣凝膠，由於(yu) 其體(ti) 積的90%都被孔洞所占據，屬於(yu) 極輕 的二氧化矽形式，因此是非常有效的絕緣材料。

　　這些應用固然非常重要，但矽對當今科技和生活方式產(chan) 生的最深刻的影響卻要歸於(yu) 其整體(ti) 儲(chu) 量中的一小部分（約5%），即用於(yu) 包括電腦芯片、功 率晶體(ti) 管、太陽能電池以及液晶顯示器和半導體(ti) 探測器等各種電子器件中的高純矽。而矽集成電路的微型化也使得微電子學有了長足的進步，這 一領域正在進一步向納電子學進軍(jun) 。另外多孔矽由於(yu) 其發光特性以及巨大的表麵積也促進了一係列傳(chuan) 感器的發展。微電子器件所需要的高純矽的 製備過程較為(wei) 繁瑣，通常涉及到由粗金屬矽到氯矽烷的轉變（含有矽氯鍵的化合物），經過分離提純後由氫還原成多晶矽，再製成矽晶圓（光滑 的薄盤）。

　　矽化學的豐(feng) 富多彩令人驚歎，且這一領域還在不斷湧現出新的發現。盡管1克沙粒的表麵積非常小，但相同質量、擁有可及納米級（約3 nm）孔隙的矽膠粒子，其內(nei) 表麵積可以輕易超過1000平方米（大約一個(ge) 奧林匹克遊泳池的表麵積）。這種具有有序納米孔隙的顆粒是在表麵活性劑模板存 在的條件下合成的，這一合成策略為(wei) 納米材料的發展提供了無限可能，比如納米多孔矽膠顆粒可以用於(yu) 催化、分離、環境清理、藥物釋放以及納 米科技等各領域。

　　提及矽膠製品，就不得不來談一談由各種海洋生物大規模生產(chan) 的、具有納米級精度的氧化矽材料。對大自然中的 “生物矽化作用”的理解，將會(hui) 為(wei) 新 型矽基材料的環境友好合成提供無限潛能，並將最終促使生物傳(chuan) 感器、生物催化以及現在被稱為(wei) “矽生物技術”的生物分子工程學的發展。

　　另一驚人而具有科技前景的發現體(ti) 現了揭示微納結構的重要性。1998年，哈佛大學的Mazur團隊報道了利用飛秒激光脈衝(chong) 在含硫氣體(ti) 存在情況下照 射矽晶片會(hui) 使其光滑表麵變成一個(ge) 尖峰林立的微觀森林，與(yu) 美國猶他州布萊斯峽穀國家公園非常相似（如圖）。通常，矽表麵會(hui) 將大部分光反射 ，但“黑矽”卻通過將可見光捕獲在尖峰之間而大大增強了對可見的吸收性能，這使其在太陽能電池中的應用更有前景。黑矽也可以吸收波長為(wei) 2500 nm的紅外輻射，因此，黑矽在光電中全新的應用也非常值得期待。這一事例說明，盡管矽發現已有200年，至今仍可以使我們(men) 驚歎。

　　還有一些科學家指出，氧元素可能是地球內(nei) 部的主要組成部分。先前一個(ge) 國際研究小組使用地震數據、實驗室數據和理論計算證明地球內(nei) 部存在氧元素。結果表明，氧元素占外核質量的3.7%。

　　此外，該研究團隊還指出，外核還含有1.9%的矽元素，但並無碳或硫元素。

　　很明顯，有關(guan) 地核的輕元素還需要更深入的研究。

　　盡管無法對地核直接進行研究，但科學家能從(cong) 側(ce) 麵去了解地核的組成，這也能進一步促進我們(men) 對地球形成的理解。

　　我國矽行業(ye) 發展曆程：

　　我國工業(ye) 矽的發展始於(yu) 1957年，在當時蘇聯幫助下在遼寧建成投產(chan) 了采用單相雙電極爐的第一個(ge) 生產(chan) 單位。1960年以後，我國開始自行設計建設 單相和三相電極工業(ye) 矽爐。從(cong) 上世紀60年代初至70年代末，先後在遼寧、河北、江蘇、上海、天津、河南、青海、貴州等省區建成投產(chan) 了十幾個(ge) 生產(chan) 單位，形成了近2萬(wan) t/a的生產(chan) 能力。這一階段，我國的工業(ye) 矽生產(chan) 處於(yu) 國內(nei) 自產(chan) 自用，能夠達到自給自足的狀態。

　　1980年以後，我國的工業(ye) 矽開始出口，隨著出口量的迅速增加，生產(chan) 企業(ye) 數量迅速增漲。到80年代末，我國的工業(ye) 矽企業(ye) 達到約300家。1989年的 政治風波，使我國的工業(ye) 矽生產(chan) 遭受一次重大挫折，之後的幾年，我國的工業(ye) 矽企業(ye) 關(guan) 停或轉產(chan) 了一半以上。上世紀90年代中期，世界工業(ye) 矽出 現了短暫的供不應求，價(jia) 格上揚，我國的工業(ye) 矽企業(ye) 又有一些恢複生產(chan) ，還有一些單位新建或增建了工業(ye) 矽爐。90年代後期，受國際市場工業(ye) 矽 價(jia) 格下滑和亞(ya) 洲金屬危機等因素影響，我國東(dong) 北、華北、西北、華東(dong) 等地區的一些工業(ye) 矽企業(ye) 又有一批停產(chan) 或轉產(chan) ，同時在電力供應充足，且電 價(jia) 較低的貴州、雲(yun) 南、四川等省區又新建了一批工業(ye) 矽企業(ye) 。

　　進入21世紀以來，隨著我國各地區能源和原材料供應狀況和價(jia) 格的不斷變化，不適合繼續生產(chan) 的企業(ye) 被迫關(guan) 停，而具有能源等供應優(you) 勢地區的新 建工業(ye) 矽企業(ye) 的建設，仍在不斷進行著。2004年以來，國家對一些資源性產(chan) 品行業(ye) 出台了一係列宏觀調控政策，工業(ye) 矽行業(ye) 是被國家宏觀調控的 行業(ye) 之一。近幾年來工業(ye) 矽企業(ye) 又麵臨(lin) 著新的考驗和抉擇。1957年至今，經過50多年的發展，我國建成投產(chan) 的工業(ye) 矽企業(ye) 達到600家以上，目前仍 在生產(chan) 的企業(ye) 有200家以上，擁有生產(chan) 能力達到200萬(wan) t/a以上，實際年產(chan) 量早已超過100萬(wan) t。