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（shù）14，相對原子質量28.0855，密度2.4g/cm?，熔點1414℃，沸點（diǎn）2355℃ ，元素周期表（biǎo）上IVA族的類金屬元素。矽有晶體矽和無定（dìng）形（xíng）矽兩（liǎng）種同素（sù）異形體，晶體矽為鋼（gāng）灰（huī）色，無定形矽為黑色，晶體矽屬於原子晶體，硬（yìng）而有 光澤，有半導體性質。矽的化學性質比較活（huó）潑，在（zài）高溫下能與氧氣等多種（zhǒng）元素（sù）化合，不溶於水（shuǐ）、硝酸和yan酸，溶於氫氟suan和（hé）堿（jiǎn）液。它是地殼中 含量僅（jǐn）次於氧的元（yuán）素（sù）。矽土（又稱二氧化（huà）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（fèn）。

　　矽（guī）在（zài）自然界中分布極廣，一般很少以單（dān）質的形式出現，主要以二氧化矽和矽酸鹽的形式存在（zài），地殼中約含27.6%，是地殼中僅次於氧的第二（èr）豐富元 素。主要用（yòng）來製作（zuò）高純半導體、耐高溫材料、光導纖維（wéi）通信材料、有機矽化合物、合金等，被廣泛應用於（yú）航空航天、電子電氣、建築、運輸、能 源、化工、紡織、食品、輕工、醫療、農業等行業。

　　國外專家Mietek Jaroniec表述了矽是如（rú）何（hé）深刻地影響著我們生（shēng）活的方方麵麵（miàn），無（wú）論是在各（gè）種材（cái）料中與其他元素化合的矽，還（hái）是用來製作電（diàn）子器件 的高純矽，又或（huò）者是更新形式的‘黑矽’。

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

　　矽穀：激光照射過的（de）矽表麵掃描電子電（diàn）鏡圖像（插圖）與美國（guó）猶他州（zhōu）布萊斯（sī）峽穀國家公園一角（jiǎo）非（fēi）常相似。

　　據美國地質調查（chá）所指出，截至2007年，全世界（jiè）包括（kuò）合成矽在內的純矽存儲量已經超過了50萬噸，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（cháng）用於（yú）汽車行業富（fù）鋁合（hé）金（jīn），以及被（bèi）廣泛用作潤（rùn）滑油、樹脂（zhī）、橡膠或者密封膠的矽脂（特征為含有矽氧（yǎng）鍵（jiàn）和 矽碳鍵）。而以沙子（zǐ）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，由於其體積的90%都被（bèi）孔洞所占據，屬於極輕 的二氧化（huà）矽形式，因此是非（fēi）常有效的絕緣材料（liào）。

　　這（zhè）些應用（yòng）固然非常重要，但（dàn）矽對當今（jīn）科技和生活方（fāng）式產生（shēng）的最深刻的影響卻（què）要歸於其整體儲（chǔ）量（liàng）中（zhōng）的一小部分（約5%），即用於（yú）包（bāo）括電腦芯（xīn）片、功 率晶體管、太陽能電池（chí）以及液晶顯示器和半導體探測器等各種電（diàn）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（jìn）一步向納電子學進軍。另外多孔（kǒng）矽（guī）由（yóu）於其發光特（tè）性以（yǐ）及巨大的表麵積也促（cù）進了一係列傳感器的發展。微電（diàn）子器件所需要的（de）高純矽的 製備過程較為繁瑣，通常（cháng）涉及到由粗金屬矽到氯矽烷的轉（zhuǎn）變（含有（yǒu）矽氯（lǜ）鍵的化合物），經過分離提純後由氫還原成（chéng）多晶矽，再製成矽晶圓（光滑 的薄盤）。

　　矽化學的豐富多彩令人驚歎，且這一領域還在不（bú）斷湧現（xiàn）出（chū）新的發（fā）現。盡管（guǎn）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（zǐ），其內表麵積可以輕易超過1000平方米（大約一個奧林匹克遊（yóu）泳池的表麵（miàn）積）。這種具有有序納米孔隙的顆粒是在表麵活性劑模板（bǎn）存（cún） 在的條件下合成的（de），這一合成策略為納米材料的（de）發展提供了無（wú）限可能，比如納米（mǐ）多孔矽（guī）膠顆（kē）粒可以用於（yú）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（guī）膠製品，就不得不來談一談由各種海洋生物大規模生產的、具有（yǒu）納（nà）米級精度的氧化矽（guī）材料。對大（dà）自然中的 “生物矽化（huà）作用”的理解，將會為新 型矽基材料的環境友好合成提（tí）供無限潛能，並將最終（zhōng）促使生物傳感器、生物催化以及現在被稱（chēng）為“矽生物技術”的生物分子工程學的發展。

　　另（lìng）一驚人（rén）而具有科技前景的發現體現了揭示微納結構的重要性。1998年（nián），哈佛大學的Mazur團隊報道了利用飛秒激光脈衝（chōng）在含硫（liú）氣體存在情況下照 射矽晶片會（huì）使（shǐ）其光滑表麵變成一個尖峰林立的微觀森林，與美國猶他州布萊斯峽（xiá）穀國家公園非常相似（如圖）。通常，矽表麵會將大部分光（guāng）反射 ，但“黑矽”卻通過將可見光捕（bǔ）獲（huò）在尖峰之間而大大增強（qiáng）了對可見的吸收（shōu）性能，這使其在太陽能電池中的（de）應用更有前景。黑（hēi）矽也可以吸收波長為 2500 nm的紅外輻射，因（yīn）此，黑矽在（zài）光電中全新的（de）應用也非常值得期待。這一事例說明，盡管（guǎn）矽發現已有200年，至今（jīn）仍可以使我們驚歎。

　　還有一些（xiē）科學家指出，氧元素（sù）可能是地球內部的（de）主要組成部（bù）分。先（xiān）前一個（gè）國際研究小組使用地（dì）震數據（jù）、實驗室數據和理（lǐ）論計算證明地球內部存在氧元素。結果表明，氧（yǎng）元素占（zhàn）外核質量（liàng）的3.7%。

　　此外，該研究團隊還指出（chū），外核還含有（yǒu）1.9%的矽元素，但並（bìng）無碳或硫元素。

　　很明顯（xiǎn），有關地（dì）核的（de）輕元素還需要更深入的（de）研究。

　　盡管無法對地核直接進行研究，但科學家能（néng）從側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（chéng）的理解（jiě）。

　　我國矽行業發展（zhǎn）曆程：

　　我（wǒ）國工業矽的發展始於（yú）1957年，在當時蘇聯幫助下在遼寧建成投（tóu）產了采用單相雙電極爐的第一個生產單位。1960年以後，我國（guó）開始自行設計建設 單相和三相電極工業矽爐。從（cóng）上世紀60年代初至（zhì）70年代末（mò），先後在遼寧、河北（běi）、江蘇、上海、天津、河南、青海、貴州等省區建成（chéng）投（tóu）產了十（shí）幾個 生產單位，形（xíng）成了近2萬t/a的生產能力。這一階段，我國的工業矽生產（chǎn）處於國內（nèi）自產自用，能夠達到自給（gěi）自足的狀態。

　　1980年以後，我國的工業矽開始出口（kǒu），隨著出口量的迅速增加，生產企業數量迅速增漲。到80年代末，我國的工業矽企業達到約300家。1989年的 政治（zhì）風波，使我（wǒ）國的工業矽生產遭（zāo）受一次重大挫折，之後的幾年，我國（guó）的工業矽企業關停（tíng）或轉產了一半以上。上世紀90年代中期，世界工業（yè）矽出 現了短暫的供不應求（qiú），價格上揚，我國的工業（yè）矽企業又有一些（xiē）恢複生產，還有一些單位新建或增建了工業矽爐。90年代後期，受國際市場工業（yè）矽 價格下滑和亞洲金屬危機（jī）等因素（sù）影（yǐng）響，我國東北、華北、西北、華東等地區的一些（xiē）工（gōng）業矽企業又有一批停（tíng）產或轉（zhuǎn）產，同時在電（diàn）力供應充足，且（qiě）電 價（jià）較（jiào）低（dī）的貴州、雲南（nán）、四川等省區又（yòu）新建了一批工業矽企業。

　　進入21世紀以來，隨（suí）著我國各地區能源和原材料供應狀況和價格（gé）的不斷（duàn）變化，不適合繼續生產的企（qǐ）業被迫關停，而具有能源等供（gòng）應優勢地區的新 建工業矽企業的建設（shè），仍（réng）在不斷進行（háng）著。2004年以來，國家對一些資源性產品行業出台了一係列宏觀調控政策，工業矽行業是被國家宏觀調控的 行業之一。近幾年來工業矽企業又麵臨著新（xīn）的考（kǎo）驗和（hé）抉擇。1957年至今，經過50多（duō）年的發展，我國建成投產的工業矽企業達（dá）到600家以上，目前仍 在生產的企業（yè）有（yǒu）200家以上，擁有生產能力達到200萬t/a以上，實（shí）際年產量早已超（chāo）過100萬t。