సిలికాన్

From LTRC
Revision as of 19:42, 28 September 2026 by Abhinaya (talk | contribs) (ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Silicon” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం)
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)

సిలికాన్ (IPA: /ˈsɪl.ɪ.kən/, kən)[1] ఒక రసాయన మూలకం; దీని సంకేతం Si మరియు పరమాణు సంఖ్య 14. ఇది నీలం-బూడిద రంగు మెటాలిక్ మెరుపుతో కూడిన గట్టి, పెళుసైన స్ఫటికాకార ఘనపదార్థం. ఇది ఒక టెట్రావాలెంట్ అలోహం (కొన్నిసార్లు దీనిని మెటలాయిడ్గా పరిగణిస్తారు) మరియు అర్ధవాహకం (semiconductor). ఇది ఆవర్తన పట్టికలోని గ్రూప్ 14కి చెందినది: దీని పైన కార్బన్ ఉంటుంది; మరియు దీని కింద జర్మనియం, టిన్, లెడ్ మరియు ఫ్లెరోవియం ఉంటాయి. ఇది సాపేక్షంగా తక్కువ చర్యాశీలత కలిగినది. మొక్కలలోని అనేక శారీరక మరియు జీవక్రియ ప్రక్రియలకు సిలికాన్ ఒక ముఖ్యమైన మూలకం. ట్రాన్సిస్టర్లు, సోలార్ సెల్స్ మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు వంటి వివిధ విద్యుత్ పరికరాలలో సిలికాన్ విస్తృతంగా అర్ధవాహక పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుంది. తక్కువ ఖర్చు, అద్భుతమైన ఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలు మరియు అనుకూలమైన భౌతిక లక్షణాల కారణంగా ఇది అర్ధవాహక అనువర్తనాల్లో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది.

ఆక్సిజన్‌తో దీనికి ఉన్న అధిక రసాయన అనుబంధం కారణంగా, 1823 వరకు జాన్స్ జాకబ్ బెర్జెలియస్ దీనిని స్వచ్ఛమైన రూపంలో తయారు చేసి వర్ణించలేకపోయారు. దీని ఆక్సైడ్లు సిలికేట్లు అని పిలువబడే అయాన్ల సమూహాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. దీని ద్రవీభవన మరియు మరిగే స్థానాలు వరుసగా 1414 °C మరియు 3265 °C, ఇవి అన్ని మెటలాయిడ్లు మరియు అలోహాలలో రెండవ అత్యధిక స్థానంలో ఉన్నాయి, వీటిని బోరాన్ మాత్రమే అధిగమిస్తుంది.

విశ్వంలో ద్రవ్యరాశి పరంగా సిలికాన్ ఎనిమిదవ అత్యంత సాధారణ మూలకం, కానీ భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో ఇది స్వచ్ఛమైన రూపంలో చాలా అరుదుగా కనిపిస్తుంది. ఇది అంతరిక్షంలో కాస్మిక్ ధూళి, గ్రహశకలాలు మరియు గ్రహాలలో వివిధ రూపాల్లో సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (సిలికా) లేదా సిలికేట్లుగా విస్తృతంగా పంపిణీ చేయబడింది. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో 90% కంటే ఎక్కువ సిలికేట్ ఖనిజాలతో కూడి ఉంటుంది, దీనివల్ల సిలికాన్ భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో ఆక్సిజన్ తర్వాత రెండవ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న మూలకం (ద్రవ్యరాశి పరంగా సుమారు 28%)గా ఉంది.

చాలా సిలికాన్ సహజ ఖనిజాలను చాలా తక్కువ ప్రాసెసింగ్‌తో వాణిజ్యపరంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇటువంటి ఉపయోగాలలో మట్టి, సిలికా ఇసుక మరియు రాయితో పారిశ్రామిక నిర్మాణం ఉంటుంది. సిలికేట్లు పోర్ట్‌ల్యాండ్ సిమెంట్లో మోర్టార్ మరియు స్టకో కోసం ఉపయోగించబడతాయి, మరియు నడక మార్గాలు, పునాదులు మరియు రోడ్ల కోసం కాంక్రీట్ తయారు చేయడానికి సిలికా ఇసుక మరియు కంకరతో కలుపుతారు. ఇవి పింగాణీ వంటి వైట్‌వేర్ సిరామిక్స్లో మరియు సాంప్రదాయ సిలికేట్-ఆధారిత సోడా-లైమ్ గ్లాస్ మరియు అనేక ఇతర ప్రత్యేక గాజులలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి. సిలికాన్ కార్బైడ్ వంటి సిలికాన్ సమ్మేళనాలు రాపిడి పదార్థాలుగా మరియు అధిక-బలం కలిగిన సిరామిక్స్ యొక్క భాగాలుగా ఉపయోగించబడతాయి. సిలికోన్లు అని పిలువబడే విస్తృతంగా ఉపయోగించే సింథటిక్ పాలిమర్‌లకు సిలికాన్ ఆధారం.

20వ శతాబ్దం చివరి నుండి 21వ శతాబ్దం ప్రారంభం వరకు సిలికాన్ యుగం (దీనిని డిజిటల్ యుగం లేదా సమాచార యుగం అని కూడా పిలుస్తారు) అని పిలుస్తారు, ఎందుకంటే ఆధునిక ప్రపంచ ఆర్థిక వ్యవస్థపై మూలక సిలికాన్ చూపే పెద్ద ప్రభావం దీనికి కారణం. సెమీకండక్టర్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఉపయోగించే చాలా శుద్ధి చేయబడిన మూలక సిలికాన్‌లో చిన్న భాగం (<15%) స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు మరియు ఇతర కంప్యూటర్ల వంటి చాలా ఆధునిక సాంకేతికతలో ఉపయోగించే ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ చిప్‌లకు అవసరం. 2019లో, సెమీకండక్టర్ మార్కెట్ విభాగంలో 32.4% నెట్‌వర్క్‌లు మరియు కమ్యూనికేషన్ పరికరాల కోసం ఉంది, మరియు సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ 2027 నాటికి $726.73 బిలియన్లకు చేరుకుంటుందని అంచనా.[2]

జీవశాస్త్రంలో సిలికాన్ ఒక ముఖ్యమైన మూలకం. చాలా జంతువులకు ఇది తక్కువ మొత్తంలో మాత్రమే అవసరం, కానీ కొన్ని సముద్రపు స్పాంజ్‌లు మరియు డయాటమ్స్ మరియు రేడియోలేరియా వంటి సూక్ష్మజీవులు సిలికాతో తయారు చేయబడిన అస్థిపంజర నిర్మాణాలను స్రవిస్తాయి. అనేక మొక్కల కణజాలాలలో సిలికా నిక్షిప్తమై ఉంటుంది.[3]

చరిత్ర

భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో సిలికాన్ సమృద్ధిగా ఉండటం వల్ల, సహజమైన సిలికాన్ ఆధారిత పదార్థాలు వేల సంవత్సరాలుగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. సిలికాన్ రాక్ క్రిస్టల్స్ వివిధ ప్రాచీన నాగరికతలకు, అంటే పూసలు మరియు చిన్న కుండీల కోసం వాటిని ఉపయోగించిన ప్రీడైనస్టిక్ ఈజిప్షియన్లు, అలాగే ప్రాచీన చైనా వారికి తెలుసు. సిలికా కలిగిన గాజు కనీసం క్రీస్తుపూర్వం 1500 నుండి ఈజిప్షియన్ల ద్వారా, అలాగే ప్రాచీన ఫోనీషియన్ల ద్వారా తయారు చేయబడింది. సహజ సిలికేట్ సమ్మేళనాలు ప్రారంభ మానవ నివాసాల నిర్మాణానికి వివిధ రకాల మోర్టార్లో కూడా ఉపయోగించబడ్డాయి.[4]

ఆవిష్కరణ

1787లో, ఆంటోయిన్ లావోయిజర్ సిలికా ఒక ప్రాథమిక రసాయన మూలకం యొక్క ఆక్సైడ్ కావచ్చునని అనుమానించారు,[5] కానీ ఆక్సిజన్‌తో సిలికాన్ యొక్క రసాయన అనుబంధం ఆక్సైడ్‌ను తగ్గించి మూలకాన్ని వేరు చేయడానికి ఆయనకు మార్గం లేదు.[6] 1808లో సిలికాన్‌ను వేరు చేయడానికి ప్రయత్నించిన తర్వాత, సర్ హంఫ్రీ డేవీ సిలికాన్ కోసం "సిలిసియం" (silicium) అనే పేరును ప్రతిపాదించారు, ఇది లాటిన్ silex, silicis (ఫ్లింట్) నుండి వచ్చింది, మరియు ఇది లోహం అని నమ్మినందున "-ium" ముగింపును జోడించారు.[7] ఇతర భాషలు డేవీ పేరు యొక్క లిప్యంతరీకరణ రూపాలను ఉపయోగిస్తాయి, కొన్నిసార్లు స్థానిక ధ్వనిశాస్త్రానికి అనుగుణంగా మార్చబడతాయి (ఉదా. జర్మన్ Silizium, టర్కిష్ silisyum, కాటలాన్ silici, ఆర్మేనియన్ Սիլիցիում లేదా Silitzioum). మరికొన్ని లాటిన్ మూలం యొక్క అనువాదం (calque) ఉపయోగిస్తాయి (ఉదా. రష్యన్ кремний, кремень "ఫ్లింట్" నుండి; గ్రీకు πυρίτιο πυρ "అగ్ని" నుండి; ఫిన్నిష్ pii piikivi "ఫ్లింట్" నుండి, చెక్ křemík křemen "క్వార్ట్జ్", "ఫ్లింట్" నుండి).[8]

గే-లుసాక్ మరియు థెనార్డ్ 1811లో అశుద్ధ అమోర్ఫస్ సిలికాన్ను తయారు చేశారని భావిస్తారు, ఇది ఇటీవల వేరు చేయబడిన పొటాషియం లోహాన్ని సిలికాన్ టెట్రాఫ్లోరైడ్తో వేడి చేయడం ద్వారా జరిగింది, కానీ వారు ఉత్పత్తిని శుద్ధి చేసి వర్ణించలేదు, లేదా దానిని కొత్త మూలకంగా గుర్తించలేదు.[9] సిలికాన్‌కు ప్రస్తుత పేరును 1817లో స్కాటిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త థామస్ థామ్సన్ ఇచ్చారు. ఆయన డేవీ పేరులోని కొంత భాగాన్ని ఉంచారు కానీ "-on"ని జోడించారు, ఎందుకంటే సిలికాన్ బోరాన్ మరియు కార్బన్ వంటి అలోహం అని ఆయన నమ్మారు.[10] 1824లో, జాన్స్ జాకబ్ బెర్జెలియస్ గే-లుసాక్ ఉపయోగించిన అదే పద్ధతిని ఉపయోగించి (ద్రవ పొటాషియం లోహంతో పొటాషియం ఫ్లోరోసిలికేట్ను తగ్గించడం) అమోర్ఫస్ సిలికాన్‌ను తయారు చేశారు, కానీ ఉత్పత్తిని పదేపదే కడగడం ద్వారా గోధుమ రంగు పొడిగా శుద్ధి చేశారు.[11] ఫలితంగా, ఈ మూలకాన్ని కనుగొన్న ఘనత సాధారణంగా ఆయనకే దక్కుతుంది. అదే సంవత్సరంలో, బెర్జెలియస్ సిలికాన్ టెట్రాక్లోరైడ్ (SiCl₄)ను తయారు చేసిన మొదటి వ్యక్తిగా నిలిచారు; సిలికాన్ టెట్రాఫ్లోరైడ్ చాలా కాలం క్రితం 1771లో కార్ల్ విల్హెల్మ్ షీలే ద్వారా సిలికాను హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్లో కరిగించడం ద్వారా తయారు చేయబడింది.[6][12] 1846లో, జె. వాన్ ఎబెల్మాన్ టెట్రాఇథైల్ ఆర్థోసిలికేట్ (Si(OC₂H₅)₄)ను సంశ్లేషణ చేశారు.[13][12]

సిలికాన్ దాని మరింత సాధారణ స్ఫటికాకార రూపంలో 31 సంవత్సరాల తర్వాత, హెన్రీ ఎటియెన్ సెయింట్-క్లైర్ డెవిల్ ద్వారా తయారు చేయబడింది.[14] స్వచ్ఛమైన అల్యూమినియంపై సిలికాన్ క్లోరైడ్ ఆవిరులను పంపడం ద్వారా స్వచ్ఛమైన, గట్టి అష్టభుజి స్ఫటికాలు తయారయ్యాయి.[15] ఫ్రెడ్రిక్ వోహ్లర్ సిలికాన్ యొక్క మొదటి అస్థిర హైడ్రైడ్‌లను కనుగొన్నారు, 1857లో ట్రైక్లోరోసిలేన్ మరియు 1858లో సిలేన్ను సంశ్లేషణ చేశారు, కానీ 1830లలో సింథటిక్ ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీ ప్రారంభం నుండి ఈ విషయంపై ప్రారంభ ఊహలు ఉన్నప్పటికీ, సిలేన్‌లపై వివరణాత్మక పరిశోధన 20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో ఆల్ఫ్రెడ్ స్టాక్ ద్వారా మాత్రమే జరిగింది.[6] అదేవిధంగా, మొదటి ఆర్గానోసిలికాన్ సమ్మేళనం, టెట్రాఇథైల్‌సిలేన్, 1863లో చార్లెస్ ఫ్రైడెల్ మరియు జేమ్స్ క్రాఫ్ట్స్ ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడింది, కానీ ఆర్గానోసిలికాన్ కెమిస్ట్రీ యొక్క వివరణాత్మక వర్ణన 20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో ఫ్రెడ్రిక్ కిప్పింగ్ ద్వారా మాత్రమే చేయబడింది.[6]

1920లలో, విలియం లారెన్స్ బ్రాగ్ ఎక్స్-రే క్రిస్టల్లాగ్రఫీపై చేసిన పని సిలికేట్ల కూర్పులను స్పష్టం చేసింది, ఇవి గతంలో విశ్లేషణాత్మక రసాయన శాస్త్రం నుండి తెలుసు కానీ అర్థం కాలేదు, లైనస్ పాలింగ్ యొక్క క్రిస్టల్ కెమిస్ట్రీ అభివృద్ధి మరియు విక్టర్ గోల్డ్‌ష్మిత్ యొక్క జియోకెమిస్ట్రీ అభివృద్ధి దీనికి తోడయ్యాయి. 20వ శతాబ్దం మధ్యకాలంలో సిలోక్సేన్‌ల రసాయన శాస్త్రం మరియు పారిశ్రామిక వినియోగం అభివృద్ధి చెందాయి మరియు సిలికోన్ పాలిమర్‌లు, ఎలాస్టోమర్‌లు మరియు రెసిన్‌ల వినియోగం పెరిగింది. 20వ శతాబ్దం చివరలో, సిలిసైడ్‌ల క్రిస్టల్ కెమిస్ట్రీ యొక్క సంక్లిష్టత, డోప్డ్ సెమీకండక్టర్ల సాలిడ్-స్టేట్ ఫిజిక్స్తో పాటు మ్యాప్ చేయబడింది.[6]

సిలికాన్ సెమీకండక్టర్లు

మొదటి సెమీకండక్టర్ పరికరాలు సిలికాన్‌ను ఉపయోగించలేదు, కానీ గెలీనాను ఉపయోగించాయి, ఇందులో 1874లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఫెర్డినాండ్ బ్రాన్ యొక్క క్రిస్టల్ డిటెక్టర్ మరియు 1901లో భారతీయ భౌతిక శాస్త్రవేత్త జగదీష్ చంద్ర బోస్ యొక్క రేడియో క్రిస్టల్ డిటెక్టర్ ఉన్నాయి.[16][17] మొదటి సిలికాన్ సెమీకండక్టర్ పరికరం సిలికాన్ రేడియో క్రిస్టల్ డిటెక్టర్, దీనిని 1906లో అమెరికన్ ఇంజనీర్ గ్రీన్‌లీఫ్ విట్టియర్ పికార్డ్ అభివృద్ధి చేశారు.[17]

1940లో, రస్సెల్ ఓహ్ల్ సిలికాన్‌లో p–n జంక్షన్ మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ ఎఫెక్ట్లను కనుగొన్నారు. 1941లో, రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం సమయంలో రాడార్ మైక్రోవేవ్ డిటెక్టర్ క్రిస్టల్స్ కోసం అధిక-స్వచ్ఛత కలిగిన జర్మనియం మరియు సిలికాన్ క్రిస్టల్స్ ఉత్పత్తి చేసే పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.[16] 1947లో, భౌతిక శాస్త్రవేత్త విలియం షాక్లీ జర్మనియం మరియు సిలికాన్‌తో తయారు చేసిన ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ యాంప్లిఫైయర్ను సిద్ధాంతీకరించారు, కానీ ఆయన పని చేసే పరికరాన్ని నిర్మించడంలో విఫలమయ్యారు, చివరికి జర్మనియంతో పని చేశారు. మొదటి పని చేసే ట్రాన్సిస్టర్ జాన్ బార్డీన్ మరియు వాల్టర్ బ్రాటెయిన్ ద్వారా అదే సంవత్సరం చివరలో షాక్లీ ఆధ్వర్యంలో పనిచేస్తున్నప్పుడు నిర్మించబడిన పాయింట్-కాంటాక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్.[18] 1954లో, భౌతిక రసాయన శాస్త్రవేత్త మోరిస్ టానెన్‌బామ్ బెల్ ల్యాబ్స్లో మొదటి సిలికాన్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ను తయారు చేశారు.[19] 1955లో, బెల్ ల్యాబ్స్‌లోని కార్ల్ ఫ్రోష్ మరియు లింకన్ డెరిక్ అనుకోకుండా సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (2)ను సిలికాన్‌పై పెంచవచ్చని కనుగొన్నారు.[20] 1957 నాటికి ఫ్రోష్ మరియు డెరిక్ మొదటి తయారీ 2 సెమీకండక్టర్ ఆక్సైడ్ ట్రాన్సిస్టర్‌పై తమ పనిని ప్రచురించారు: మొదటి ప్లానర్ ట్రాన్సిస్టర్లు, ఇందులో డ్రెయిన్ మరియు సోర్స్ ఒకే ఉపరితలంపై పక్కపక్కనే ఉన్నాయి.[21] 1959లో, రాబర్ట్ నాయిస్ ఫెయిర్‌చైల్డ్ సెమీకండక్టర్‌లో మొదటి సిలికాన్-ఆధారిత ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది సెమీకండక్టర్‌గా జర్మనియంపై ఆధారపడిన జాక్ కిల్బీ చేసిన ముందస్తు పనిపై నిర్మించబడింది.[22]

సిలికాన్ యుగం

[21]

"సిలికాన్ యుగం" 20వ శతాబ్దం చివరి నుండి 21వ శతాబ్దం ప్రారంభం వరకు సూచిస్తుంది.[23][24][25] ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఇన్ఫర్మేషన్ టెక్నాలజీలో (దీనిని డిజిటల్ యుగం లేదా సమాచార యుగం అని కూడా పిలుస్తారు) ఉపయోగించే ప్రధాన పదార్థం సిలికాన్ కావడం దీనికి కారణం, రాతి యుగం, కాంస్య యుగం మరియు ఇనుప యుగం వాటి సంబంధిత నాగరికత యుగాలలో ఆధిపత్య పదార్థాల ద్వారా ఎలా నిర్వచించబడ్డాయో అలాగే ఇది కూడా.[23]

సిలికాన్ హై-టెక్నాలజీ సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో ముఖ్యమైన మూలకం కాబట్టి, ప్రపంచంలోని అనేక ప్రదేశాలు దీని పేరును కలిగి ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, కాలిఫోర్నియాలోని శాంటా క్లారా వ్యాలీకి సిలికాన్ వ్యాలీ అనే మారుపేరు వచ్చింది, ఎందుకంటే ఆ ప్రాంతంలోని సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో ఈ మూలకం ప్రాథమిక పదార్థం. అప్పటి నుండి, ఇజ్రాయెల్‌లోని సిలికాన్ వాడి; ఒరెగాన్‌లోని సిలికాన్ ఫారెస్ట్; ఆస్టిన్, టెక్సాస్‌లోని సిలికాన్ హిల్స్; సాల్ట్ లేక్ సిటీ, ఉటాలోని సిలికాన్ స్లోప్స్; జర్మనీలోని సిలికాన్ సాక్సోనీ; భారతదేశంలోని సిలికాన్ వ్యాలీ; మెక్సికాలి, మెక్సికోలోని సిలికాన్ బోర్డర్; కేంబ్రిడ్జ్, ఇంగ్లాండ్‌లోని సిలికాన్ ఫెన్; లండన్‌లోని సిలికాన్ రౌండ్‌అబౌట్; స్కాట్లాండ్‌లోని సిలికాన్ గ్లెన్; బ్రిస్టల్, ఇంగ్లాండ్‌లోని సిలికాన్ గార్జ్; న్యూయార్క్ నగరంలోని సిలికాన్ అల్లే; లాస్ ఏంజిల్స్‌లోని సిలికాన్ బీచ్;[26] మరియు దుబాయ్‌లోని దుబాయ్ సిలికాన్ ఒయాసిస్ వంటి అనేక ఇతర ప్రదేశాలు ఇలాగే పిలువబడ్డాయి.

లక్షణాలు

భౌతిక మరియు పరమాణు

[27] ఒక సిలికాన్ పరమాణువులో పద్నాలుగు ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. గ్రౌండ్ స్టేట్‌లో, అవి [Ne]3s²3p² ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో అమర్చబడి ఉంటాయి. వీటిలో, నాలుగు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు, 3s ఆర్బిటాల్ మరియు రెండు 3p ఆర్బిటాల్‌లను ఆక్రమిస్తాయి. దాని సమూహంలోని ఇతర సభ్యుల వలె, తేలికపాటి కార్బన్ మరియు భారీ జర్మనియం, టిన్ మరియు లెడ్ వలె, ఇది వాలెన్స్ ఆర్బిటాల్‌ల వలె అదే సంఖ్యలో వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటుంది: అందువల్ల, ఇది తన ఆక్టెట్‌ను పూర్తి చేయగలదు మరియు ఆర్గాన్ యొక్క స్థిరమైన నోబుల్ గ్యాస్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను sp³ హైబ్రిడ్ ఆర్బిటాల్‌లను ఏర్పరచడం ద్వారా పొందగలదు, టెట్రాహెడ్రల్ 4 ఉత్పన్నాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇక్కడ కేంద్ర సిలికాన్ పరమాణువు అది బంధించబడిన నాలుగు పరమాణువులలో ప్రతిదానితో ఒక ఎలక్ట్రాన్ జంటను పంచుకుంటుంది.[28] సిలికాన్ యొక్క మొదటి నాలుగు అయనీకరణ శక్తులు వరుసగా 786.3, 1576.5, 3228.3 మరియు 4354.4 kJ/mol; ఈ గణాంకాలు మూలకం కోసం సాధారణ కాటానిక్ రసాయన శాస్త్రం యొక్క అవకాశాన్ని మినహాయించడానికి తగినంత ఎక్కువగా ఉన్నాయి. ఆవర్తన ధోరణులను అనుసరించి, దీని 117.6 pm సింగిల్-బాండ్ కోవాలెంట్ వ్యాసార్థం కార్బన్ (77.2 pm) మరియు జర్మనియం (122.3 pm) మధ్యస్థంగా ఉంటుంది. సిలికాన్ యొక్క హెక్సాకోఆర్డినేట్ అయానిక్ వ్యాసార్థాన్ని 40 pmగా పరిగణించవచ్చు, అయినప్పటికీ వాస్తవానికి సాధారణ 4+ కాటయాన్ లేకపోవడం వల్ల దీనిని కేవలం నామమాత్రపు గణాంకంగా తీసుకోవాలి.[6]

విద్యుత్

ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద, సిలికాన్ నీలం-బూడిద రంగు మెటాలిక్ మెరుపుతో కూడిన మెరిసే అర్ధవాహకం; అర్ధవాహకాలకు సాధారణంగా, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ దాని నిరోధకత తగ్గుతుంది. సిలికాన్ దాని అత్యధిక ఆక్రమిత శక్తి స్థాయిల (వాలెన్స్ బ్యాండ్) మరియు అత్యల్ప ఖాళీ స్థాయిల (కండక్షన్ బ్యాండ్) మధ్య చిన్న శక్తి అంతరాన్ని (బ్యాండ్ గ్యాప్) కలిగి ఉండటం వల్ల ఇది సంభవిస్తుంది. ఫెర్మి స్థాయి వాలెన్స్ మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్‌ల మధ్య సగం ఉంటుంది మరియు ఇది ఒక స్థితిని ఎలక్ట్రాన్ ఆక్రమించే అవకాశం ఉన్న శక్తి. అందువల్ల స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రభావవంతంగా ఇన్సులేటర్‌గా ఉంటుంది. అయితే, ఫాస్పరస్, ఆర్సెనిక్ లేదా యాంటిమోనీ వంటి నిక్టోజెన్తో సిలికాన్‌ను డోపింగ్ చేయడం ద్వారా ప్రతి డోపెంట్‌కు ఒక అదనపు ఎలక్ట్రాన్ వస్తుంది మరియు ఇవి ఉష్ణ లేదా ఫోటోలిటిక్‌గా కండక్షన్ బ్యాండ్‌లోకి ఉత్తేజితం కావచ్చు, ఇది n-type సెమీకండక్టర్‌ను సృష్టిస్తుంది. అదేవిధంగా, బోరాన్, అల్యూమినియం లేదా గాలియం వంటి బోరాన్ గ్రూప్ 13 మూలకంతో సిలికాన్‌ను డోపింగ్ చేయడం వల్ల నిండిన వాలెన్స్ బ్యాండ్ నుండి ఉత్తేజితం కాగల ఎలక్ట్రాన్‌లను ట్రాప్ చేసే యాక్సెప్టర్ స్థాయిలు ఏర్పడతాయి, ఇది p-type సెమీకండక్టర్‌ను సృష్టిస్తుంది.[6] n-type సిలికాన్‌ను p-type సిలికాన్‌తో కలపడం ద్వారా సాధారణ ఫెర్మి స్థాయి ఉన్న p–n జంక్షన్ ఏర్పడుతుంది; ఎలక్ట్రాన్లు n నుండి pకి ప్రవహిస్తాయి, అయితే హోల్స్ p నుండి nకి ప్రవహిస్తాయి, ఇది వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను సృష్టిస్తుంది. ఈ p–n జంక్షన్ తద్వారా డయోడ్గా పనిచేస్తుంది, ఇది ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌ను సరిచేయగలదు, ఇది కరెంట్ ఒక వైపు కంటే మరొక వైపు సులభంగా వెళ్ళడానికి అనుమతిస్తుంది. ట్రాన్సిస్టర్ అనేది n–p–n జంక్షన్, రెండు n-type ప్రాంతాల మధ్య బలహీనమైన p-type సిలికాన్ యొక్క సన్నని పొర ఉంటుంది. ఎమిటర్‌ను చిన్న ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ ద్వారా మరియు కలెక్టర్‌ను పెద్ద రివర్స్ వోల్టేజ్ ద్వారా బయాసింగ్ చేయడం ద్వారా ట్రాన్సిస్టర్ ట్రయోడ్ యాంప్లిఫైయర్‌గా పనిచేస్తుంది.[6]

స్పటిక నిర్మాణం

ప్రధాన వ్యాసం: సిలికాన్ యొక్క అలోట్రోప్స్ సిలికాన్ ప్రామాణిక పరిస్థితులలో ఒక భారీ కోవాలెంట్ నిర్మాణంలో స్ఫటికీకరిస్తుంది, ప్రత్యేకంగా డైమండ్ క్యూబిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లో (స్పేస్ గ్రూప్ 227). కాబట్టి ఇది 1414 °C అధిక ద్రవీభవన స్థానాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే బలమైన కోవాలెంట్ బంధాలను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి మరియు ఘనపదార్థాన్ని కరిగించడానికి చాలా శక్తి అవసరం. కరిగినప్పుడు, సిలికాన్ సంకోచిస్తుంది, ఎందుకంటే బంధాల యొక్క సుదూర టెట్రాహెడ్రల్ నెట్‌వర్క్ విచ్ఛిన్నమవుతుంది మరియు ఆ నెట్‌వర్క్‌లోని శూన్యాలు నింపబడతాయి, కరిగినప్పుడు హైడ్రోజన్ బంధాలు విచ్ఛిన్నమైనప్పుడు నీటి మంచు వలె ఉంటుంది. ఇది ప్రామాణిక పీడనం వద్ద ఎటువంటి థర్మోడైనమిక్ స్థిరమైన అలోట్రోప్‌లను కలిగి ఉండదు, కానీ అధిక పీడనాల వద్ద అనేక ఇతర క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు తెలుసు. సాధారణ ధోరణి పీడనంతో పెరుగుతున్న కోఆర్డినేషన్ సంఖ్య, ఇది సుమారు 40 గిగాపాస్కల్స్ వద్ద Si–VII అని పిలువబడే హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ అలోట్రోప్‌తో ముగుస్తుంది (ప్రామాణిక మార్పు Si–I). BC8 (లేదా bc8) అని పిలువబడే ఒక అలోట్రోప్, ప్రతి ప్రిమిటివ్ యూనిట్ సెల్‌కు ఎనిమిది పరమాణువులతో బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ లాటిస్‌ను కలిగి ఉంటుంది (స్పేస్ గ్రూప్ 206), ఇది అధిక పీడనం వద్ద సృష్టించబడుతుంది మరియు తక్కువ పీడనం వద్ద మెటాస్టేబుల్‌గా ఉంటుంది. దీని లక్షణాలు వివరంగా అధ్యయనం చేయబడ్డాయి.[29]

సిలికాన్ 3265 °C వద్ద మరిగిపోతుంది: ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రత అయినప్పటికీ, దీని కంటే తేలికైన సజాతీయ మూలకం కార్బన్ ఉత్పతనం చెందే (3642 °C) ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువ. అలాగే, కార్బన్‌తో పోలిస్తే సిలికాన్ తక్కువ బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతను (heat of vaporisation) కలిగి ఉంటుంది, ఇది C–C బంధం కంటే Si–Si బంధం బలహీనంగా ఉంటుందనే వాస్తవానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.[6]

గ్రాఫేన్ మాదిరిగానే సిలిసీన్ పొరలను నిర్మించడం కూడా సాధ్యమే.[30][31]

ఐసోటోపులు

ప్రధాన వ్యాసం: Isotopes of silicon ప్రకృతిలో లభించే సిలికాన్ మూడు స్థిరమైన ఐసోటోపులను కలిగి ఉంటుంది: 28Si (92.24%), 29Si (4.67%), మరియు 30Si (3.07%).ref వీటిలో, బేసి సంఖ్య కలిగిన 29Si మాత్రమే NMR మరియు EPR స్పెక్ట్రోస్కోపీలో ఉపయోగపడుతుంది,[32] మరియు ఇది కేంద్రక స్పిన్ (I =1/2) కలిగి ఉంటుంది.[6] ఈ మూడు ఐసోటోపులు Type Ia సూపర్నోవాలలో ఆక్సిజన్-బర్నింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతాయి. ఇందులో 28Si అనేది ఆల్ఫా ప్రక్రియలో భాగంగా తయారవుతుంది, కాబట్టి ఇది అత్యధికంగా లభిస్తుంది. నక్షత్రాలలో ఫోటోడిసింటిగ్రేషన్ పునర్వ్యవస్థీకరణ ద్వారా 28Si మరియు ఆల్ఫా కణాల కలయికను సిలికాన్-బర్నింగ్ ప్రక్రియ అని పిలుస్తారు; ఇది టైప్ II సూపర్నోవాలో నక్షత్రం వేగంగా కుప్పకూలి, భయంకరంగా పేలిపోవడానికి ముందు జరిగే నక్షత్ర కేంద్రక సంశ్లేషణ (stellar nucleosynthesis) యొక్క చివరి దశ.[33]

ఇప్పటివరకు ఇరవై రెండు రేడియో ఐసోటోపులు గుర్తించబడ్డాయి. వీటిలో అత్యంత స్థిరమైనవి 32Si (సుమారు 157 ఏళ్ల అర్థ జీవిత కాలం (half-life)) మరియు 31Si (2.62 గంటల అర్థ జీవిత కాలం). మిగిలిన అన్ని రేడియోధార్మిక ఐసోటోపుల అర్థ జీవిత కాలం ఏడు సెకన్ల కంటే తక్కువ, మరియు వీటిలో మెజారిటీ ఐసోటోపుల అర్థ జీవిత కాలం సెకనులో పదో వంతు కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.ref 32Si తక్కువ శక్తి కలిగిన బీటా క్షయం ద్వారా 32P గా, ఆపై స్థిరమైన 32S గా మారుతుంది. 31Siని సహజ సిలికాన్ యొక్క న్యూట్రాన్ యాక్టివేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, కాబట్టి ఇది పరిమాణాత్మక విశ్లేషణకు ఉపయోగపడుతుంది; ఇది స్థిరమైన 31P గా మారేటప్పుడు వెలువడే బీటా క్షయం ద్వారా సులభంగా గుర్తించబడుతుంది, ఇందులో వెలువడే ఎలక్ట్రాన్ 1.48 MeV వరకు శక్తిని కలిగి ఉంటుంది.[6]

సిలికాన్ యొక్క తెలిసిన ఐసోటోపుల ద్రవ్యరాశి సంఖ్య 22 నుండి 45 వరకు ఉంటుంది. మూడు స్థిరమైన ఐసోటోపుల కంటే తక్కువ ద్రవ్యరాశి సంఖ్య కలిగిన ఐసోటోపుల యొక్క అత్యంత సాధారణ క్షయ మోడ్ అల్యూమినియం ఐసోటోపులుగా మారే β+ క్షయం, మరియు భారీ అస్థిర ఐసోటోపులకు అత్యంత సాధారణ క్షయ మోడ్ ఫాస్పరస్ ఐసోటోపులుగా మారే బీటా క్షయం.ref రేడియోయాక్టివ్ ఐసోటోప్ బీమ్ ఫ్యాక్టరీలో జరిగిన ప్రయోగాలలో 70Zn మరియు Be ల ఢీకొనడం ద్వారా 46Siని గుర్తించినట్లు నివేదించబడింది.[34]

సిలికాన్ భూగర్భ జలాలు మరియు నదీ రవాణా ద్వారా సముద్రాల్లోకి చేరుతుంది. భూగర్భ జలాల ద్వారా వచ్చే సిలికాన్ యొక్క ఐసోటోపిక్ కూర్పు నదీ మార్గాల ద్వారా వచ్చే సిలికాన్ కంటే భిన్నంగా ఉంటుంది. భూగర్భ మరియు నదీ రవాణాలో ఉండే ఐసోటోపిక్ వైవిధ్యాలు సముద్రపు 30Si విలువలలో మార్పులకు కారణమవుతాయి. ప్రస్తుతం, ప్రపంచంలోని సముద్ర బేసిన్లలోని లోతైన నీటి ఐసోటోపిక్ విలువల్లో గణనీయమైన వ్యత్యాసాలు ఉన్నాయి. అట్లాంటిక్ మరియు పసిఫిక్ మహాసముద్రాల మధ్య, 0.3 పార్ట్స్ పర్ థౌజండ్ కంటే ఎక్కువ లోతైన నీటి 30Si ప్రవణత (gradient) ఉంది. 30Si సాధారణంగా సముద్రాల ఉత్పాదకతతో ముడిపడి ఉంటుంది.[35]

రసాయన శాస్త్రం మరియు సమ్మేళనాలు

ప్రధాన వ్యాసం: Silicon compounds

C–X మరియు Si–X బంధ శక్తులు (kJ/mol)[6]
C Si H F Cl Br I O– N<
C–X 368 360 435 453 351 293 216 ~360 ~305
Si–X 360 340 393 565 381 310 234 452 322

స్ఫటికాకార సిలికాన్ సాధారణంగా జడంగా ఉంటుంది, కానీ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మరింత చురుకుగా మారుతుంది. దాని పొరుగున ఉన్న అల్యూమినియం వలె, సిలికాన్ సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (2) యొక్క పలుచని, నిరంతర ఉపరితల పొరను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది లోపలి పదార్థాన్ని ఆక్సీకరణం నుండి రక్షిస్తుంది. దీని కారణంగా, 900 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సిలికాన్ గాలితో గణనీయంగా చర్య జరపదు. 950 °C మరియు 1160 °C మధ్య, గాజు వంటి మెరుపు కలిగిన డయాక్సైడ్ ఏర్పడే రేటు వేగంగా పెరుగుతుంది, మరియు 1400 °C చేరుకున్నప్పుడు, వాతావరణంలోని నైట్రోజన్ కూడా చర్య జరిపి SiN మరియు 4 నైట్రైడ్‌లను ఇస్తుంది. సిలికాన్ 600 °C వద్ద వాయు రూప సల్ఫర్ తో మరియు 1000 °C వద్ద వాయు రూప ఫాస్పరస్ తో చర్య జరుపుతుంది. అయినప్పటికీ, ఈ ఆక్సైడ్ పొర హాలోజన్లతో చర్యను నిరోధించదు; ఫ్లోరిన్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సిలికాన్‌పై తీవ్రంగా దాడి చేస్తుంది, క్లోరిన్ సుమారు 300 °C వద్ద, మరియు బ్రోమిన్ మరియు అయోడిన్ సుమారు 500 °C వద్ద చర్య జరుపుతాయి. సిలికాన్ చాలా జల ఆమ్లాలతో చర్య జరపదు, కానీ క్లోరిన్ లేదా నైట్రిక్ యాసిడ్ కలిగిన హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ మిశ్రమాల ద్వారా ఆక్సీకరణం చెంది హెక్సాఫ్లోరోసిలికేట్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది వేడి జల క్షారాలలో సులభంగా కరిగి సిలికేట్లను ఏర్పరుస్తుంది.[36] అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, సిలికాన్ ఆల్కైల్ హాలైడ్లతో కూడా చర్య జరుపుతుంది; ఈ చర్య సిలికాన్ పాలిమర్‌లకు పూర్వగాములుగా ఆర్గానోసిలికాన్ క్లోరైడ్‌లను నేరుగా సంశ్లేషణ చేయడానికి రాగి ద్వారా ఉత్ప్రేరకపరచబడవచ్చు. కరిగినప్పుడు, సిలికాన్ అత్యంత చురుకుగా మారుతుంది, సిలిసైడ్లను ఏర్పరచడానికి చాలా లోహాలతో మిశ్రమం అవుతుంది, మరియు సిలికాన్ డయాక్సైడ్ యొక్క సంశ్లేషణ ఉష్ణము (heat of formation) చాలా ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల చాలా లోహ ఆక్సైడ్‌లను తగ్గిస్తుంది. వాస్తవానికి, కరిగిన సిలికాన్ తెలిసిన ప్రతి రకమైన క్రూసిబుల్ పదార్థంతో (దాని స్వంత ఆక్సైడ్, 2 మినహా) చర్య జరుపుతుంది.[37] ఇది తేలికపాటి మూలకాల కోసం సిలికాన్ యొక్క అధిక బంధ శక్తులు మరియు చాలా మూలకాల కోసం దాని అధిక కరిగించే సామర్థ్యం కారణంగా జరుగుతుంది.[37] ఫలితంగా, ద్రవ సిలికాన్ కోసం కంటైనర్లు జిర్కోనియం డయాక్సైడ్ లేదా గ్రూప్ 4, 5, మరియు 6 బోరైడ్‌ల వంటి రిఫ్రాక్టరీ, జడ పదార్థాలతో తయారు చేయబడాలి.[6]

కార్బన్ కెమిస్ట్రీలో వలె సిలికాన్ కెమిస్ట్రీలో కూడా టెట్రాహెడ్రల్ కోఆర్డినేషన్ ఒక ప్రధాన నిర్మాణ మూలాంశం. అయితే, 3p సబ్‌షెల్ 2p సబ్‌షెల్ కంటే చాలా విస్తృతంగా ఉంటుంది మరియు 3s సబ్‌షెల్‌తో అంత బాగా హైబ్రిడైజ్ అవ్వదు. ఫలితంగా, సిలికాన్ మరియు దాని భారీ సజాతీయ మూలకాల రసాయన శాస్త్రం కార్బన్ కంటే గణనీయమైన వ్యత్యాసాలను చూపుతుంది,[38] మరియు అందువల్ల ఆక్టాహెడ్రల్ కోఆర్డినేషన్ కూడా ముఖ్యమైనది.[6] ఉదాహరణకు, సిలికాన్ యొక్క ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ (1.90) కార్బన్ (2.55) కంటే చాలా తక్కువ, ఎందుకంటే సిలికాన్ యొక్క వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు కార్బన్ కంటే కేంద్రకం నుండి దూరంగా ఉంటాయి మరియు అందువల్ల కేంద్రకం నుండి తక్కువ ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ ఆకర్షణ శక్తులను అనుభవిస్తాయి. 3p ఆర్బిటాల్‌ల పేలవమైన అతివ్యాప్తి (overlap) కారణంగా, కార్బన్‌తో పోలిస్తే సిలికాన్‌లో క్యాటనేషన్ (Si–Si బంధాల ఏర్పాటు) ధోరణి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే C–C బంధంతో పోలిస్తే Si–Si బంధం బలహీనపడుతుంది:[28] సగటు Si–Si బంధ శక్తి సుమారు 226 kJ/mol, ఇది C–C బంధం కోసం 356 kJ/mol విలువతో పోలిస్తే తక్కువ.[6] దీని ఫలితంగా బహుళ బంధిత సిలికాన్ సమ్మేళనాలు సాధారణంగా వాటి కార్బన్ ప్రతిరూపాల కంటే చాలా తక్కువ స్థిరంగా ఉంటాయి, ఇది ద్విబంధ నియమం (double bond rule) కి ఒక ఉదాహరణ. మరోవైపు, సిలికాన్ యొక్క 3p ఆర్బిటాల్‌లలో రేడియల్ నోడ్స్ ఉండటం హైపర్ వాలెన్స్ (hypervalence) అవకాశాన్ని సూచిస్తుంది, ఇది - మరియు 2- వంటి ఐదు మరియు ఆరు-కోఆర్డినేట్ సిలికాన్ ఉత్పన్నాలలో కనిపిస్తుంది.[39][28] చివరగా, గ్రూపులో కిందికి వెళ్లేకొద్దీ వాలెన్స్ s మరియు p ఆర్బిటాల్‌ల మధ్య శక్తి అంతరం పెరుగుతుంది, కాబట్టి కార్బన్ నుండి లెడ్ వరకు ద్విసంయోజక స్థితి (divalent state) ప్రాముఖ్యత పెరుగుతుంది, తద్వారా సిలికాన్ కోసం కొన్ని అస్థిర ద్విసంయోజక సమ్మేళనాలు తెలిసినవి; ప్రధాన ఆక్సీకరణ స్థితిలో ఈ తగ్గుదల, పెరుగుతున్న పరమాణు వ్యాసార్థాలతో కలిసి, గ్రూపులో కిందికి వెళ్లేకొద్దీ లోహ స్వభావం పెరగడానికి దారితీస్తుంది. సిలికాన్ ఇప్పటికే కొంత ప్రాథమిక లోహ ప్రవర్తనను చూపుతుంది, ముఖ్యంగా దాని ఆక్సైడ్ సమ్మేళనాల ప్రవర్తనలో మరియు ఆమ్లాలు అలాగే క్షారాలతో దాని చర్యలో (అయితే దీనికి కొంత ప్రయత్నం అవసరం), మరియు అందువల్ల దీనిని తరచుగా అలోహం కంటే మెటలాయిడ్ అని పిలుస్తారు.[28] జెర్మేనియం మరింత లోహ స్వభావాన్ని చూపుతుంది, మరియు టిన్ సాధారణంగా లోహంగా పరిగణించబడుతుంది.[6]

సిలికాన్ కార్బన్ నుండి స్పష్టమైన వ్యత్యాసాలను చూపుతుంది. ఉదాహరణకు, ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీకి సిలికాన్ కెమిస్ట్రీతో చాలా తక్కువ సారూప్యతలు ఉన్నాయి, అయితే సిలికేట్ ఖనిజాలు ఆక్సోకార్బన్లలో కనిపించని నిర్మాణ సంక్లిష్టతను కలిగి ఉంటాయి.[6] సిలికాన్ కార్బన్ కంటే జెర్మేనియంను పోలి ఉంటుంది, మరియు ఈ సారూప్యత d-బ్లాక్ కాంట్రాక్షన్ ద్వారా మెరుగుపడుతుంది, దీని ఫలితంగా జెర్మేనియం పరమాణువు పరిమాణం ఆవర్తన ధోరణులు ఊహించిన దానికంటే సిలికాన్ పరమాణువు పరిమాణానికి చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది.[6] అయినప్పటికీ, సిలికాన్‌తో పోలిస్తే జెర్మేనియంలో ద్విసంయోజక స్థితి యొక్క ప్రాముఖ్యత పెరగడం వల్ల కొన్ని వ్యత్యాసాలు ఉన్నాయి. అదనంగా, సిలికాన్-ఆక్సిజన్ బంధం బలం కంటే తక్కువ Ge–O బంధ బలం కారణంగా సిలికాన్ పాలిమర్‌లకు సమానమైన "జెర్మానోన్" పాలిమర్‌లు లేవు.[6]

లభ్యత

హైడ్రోజన్, హీలియం, ఆక్సిజన్, కార్బన్, నియాన్, ఇనుము, మరియు నైట్రోజన్ తర్వాత విశ్వంలో అత్యధికంగా లభించే మూలకం సిలికాన్ ఎనిమిదవ స్థానంలో ఉంది. సౌర కుటుంబం ఏర్పడేటప్పుడు మూలకాల యొక్క గణనీయమైన విభజన జరగడం వల్ల ఇది భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో మూలకాల లభ్యతకు భిన్నంగా ఉంటుంది. సిలికాన్ భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో బరువు పరంగా 27.2% ఉంటుంది, ఇది 45.5% ఆక్సిజన్ తర్వాత రెండవ స్థానంలో ఉంది, ప్రకృతిలో ఇది ఎల్లప్పుడూ ఆక్సిజన్‌తో కలిసి ఉంటుంది. గ్రహాల భేదం (planetary differentiation) ద్వారా భూమి ఏర్పడటంలో మరింత విభజన జరిగింది: భూమి ద్రవ్యరాశిలో 31.5% ఉండే భూమి యొక్క కోర్, సుమారు 3 కూర్పును కలిగి ఉంటుంది; మాంటిల్ భూమి ద్రవ్యరాశిలో 68.1% ఉంటుంది మరియు ఎక్కువగా సాంద్రత కలిగిన ఆక్సైడ్లు మరియు సిలికేట్‌లతో కూడి ఉంటుంది, ఉదాహరణకు ఒలివిన్, 4; అయితే అల్యూమినోసిలికేట్ల వంటి తేలికపాటి సిలిసియస్ ఖనిజాలు ఉపరితలానికి చేరుకుని క్రస్ట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, ఇది భూమి ద్రవ్యరాశిలో 0.4% ఉంటుంది.[6]

మాగ్మా నుండి అగ్ని శిలల స్ఫటికీకరణ అనేక అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది; వాటిలో మాగ్మా యొక్క రసాయన కూర్పు, శీతలీకరణ రేటు, మరియు ఏర్పడాల్సిన వ్యక్తిగత ఖనిజాల యొక్క కొన్ని లక్షణాలు, అంటే లాటిస్ శక్తి, ద్రవీభవన స్థానం, మరియు వాటి స్ఫటిక నిర్మాణ సంక్లిష్టత ఉన్నాయి. మాగ్మా చల్లబడినప్పుడు, ఒలివిన్ మొదట కనిపిస్తుంది, దాని తర్వాత పైరోక్సీన్, యాంఫిబోల్, బయోటైట్ మైకా, ఆర్థోక్లేస్ ఫెల్డ్‌స్పార్, మస్కోవైట్ మైకా, క్వార్ట్జ్, జియోలైట్లు, మరియు చివరగా, హైడ్రోథర్మల్ ఖనిజాలు ఏర్పడతాయి. ఈ క్రమం శీతలీకరణతో మరింత సంక్లిష్టమైన సిలికేట్ యూనిట్ల వైపు ధోరణిని చూపుతుంది, మరియు ఆక్సైడ్లతో పాటు హైడ్రాక్సైడ్ మరియు ఫ్లోరైడ్ అయాన్ల ప్రవేశాన్ని చూపుతుంది. అనేక లోహాలు సిలికాన్‌కు బదులుగా రావచ్చు. ఈ అగ్ని శిలలు వాతావరణం, రవాణా, మరియు నిక్షేపణకు గురైన తర్వాత, బంకమట్టి, షేల్, మరియు ఇసుకరాయి వంటి అవక్షేప శిలలు ఏర్పడతాయి. అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు పీడనాల వద్ద రూపాంతర శిలలు కూడా సంభవించవచ్చు, ఇది మరింత వైవిధ్యమైన ఖనిజాలను సృష్టిస్తుంది.[6]

సముద్రంలోకి సిలికాన్ ప్రవాహాలకు నాలుగు వనరులు ఉన్నాయి: ఖండ శిలల రసాయన వాతావరణం, నదీ రవాణా, ఖండ టెర్రిజీనస్ సిలికేట్ల కరిగే ప్రక్రియ, మరియు కరిగిన సిలికాన్‌ను విడుదల చేసే సముద్రగర్భ బసాల్ట్‌లు మరియు హైడ్రోథర్మల్ ద్రవం మధ్య చర్య. ఈ నాలుగు ప్రవాహాలు సముద్రం యొక్క బయోజియోకెమికల్ చక్రంలో అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి, ఎందుకంటే అవన్నీ మొదట భూమి యొక్క క్రస్ట్ యొక్క వాతావరణం నుండి ఏర్పడ్డాయి.[40]

ప్రతి సంవత్సరం సుమారు 300–900 మెగాటన్నుల ఏయోలియన్ దుమ్ము ప్రపంచ సముద్రాలలో నిక్షిప్తమవుతుంది. ఆ విలువలో, 80–240 మెగాటన్నులు పార్టిక్యులేట్ సిలికాన్ రూపంలో ఉంటాయి. సముద్రంలోకి పార్టిక్యులేట్ సిలికాన్ నిక్షేపణ మొత్తం ఇప్పటికీ నదీ రవాణా ద్వారా సముద్రంలోకి వచ్చే సిలికాన్ మొత్తం కంటే తక్కువ.[41] ఉత్తర అట్లాంటిక్ మరియు పశ్చిమ ఉత్తర పసిఫిక్ మహాసముద్రాలలో పార్టిక్యులేట్ లిథోజెనిక్ సిలికాన్ యొక్క ఏయోలియన్ ఇన్‌పుట్‌లు వరుసగా సహారా మరియు గోబీ ఎడారి నుండి సముద్రాలపై దుమ్ము పడటం వల్ల సంభవిస్తాయి.[40] తీర ప్రాంతాలలో సముద్రంలోకి సిలికాన్ ప్రవాహానికి నదీ రవాణా ప్రధాన వనరు, అయితే బహిరంగ సముద్రంలో సిలికాన్ నిక్షేపణ ఏయోలియన్ దుమ్ము పడటం ద్వారా ఎక్కువగా ప్రభావితమవుతుంది.[41]

ఉత్పత్తి

మరింత సమాచారం: List of countries by silicon production 96–99% స్వచ్ఛత కలిగిన సిలికాన్ క్వార్ట్‌జైట్ లేదా ఇసుకను అత్యంత స్వచ్ఛమైన కోక్తో కార్బోథెర్మిక్ రిడక్షన్ చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది. ఈ తగ్గింపు ప్రక్రియ ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేస్లో జరుగుతుంది, సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) పేరుకుపోకుండా ఉండటానికి 2 అదనంగా ఉపయోగించబడుతుంది:[6]

2 + 2 C → Si + 2 CO
2 SiC + 2 → 3 Si + 2 CO

సిలికాన్ డయాక్సైడ్ యొక్క కార్బోథెర్మల్ రిడక్షన్ అని పిలువబడే ఈ చర్య, సాధారణంగా తక్కువ ఫాస్పరస్ మరియు సల్ఫర్ కలిగిన స్క్రాప్ ఐరన్ సమక్షంలో నిర్వహించబడుతుంది, దీనివల్ల ఫెరోసిలికాన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.[6] ఫెరోసిలికాన్, ఇది మూలక సిలికాన్ మరియు ఇనుము యొక్క వివిధ నిష్పత్తులను కలిగి ఉన్న ఇనుము-సిలికాన్ మిశ్రమం, ప్రపంచ మూలక సిలికాన్ ఉత్పత్తిలో సుమారు 80% వాటాను కలిగి ఉంది. మూలక సిలికాన్ యొక్క ప్రముఖ సరఫరాదారు అయిన చైనా, 4.6 మిలియన్ టన్నుల (ప్రపంచ ఉత్పత్తిలో మూడింట రెండు వంతులు) సిలికాన్‌ను అందిస్తోంది, ఇందులో ఎక్కువ భాగం ఫెరోసిలికాన్ రూపంలో ఉంటుంది. దీని తర్వాత రష్యా (610,000 t), నార్వే (330,000 t), బ్రెజిల్ (240,000 t), మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్ (170,000 t) ఉన్నాయి.[42] ఫెరోసిలికాన్ ప్రధానంగా ఇనుము మరియు ఉక్కు పరిశ్రమ ద్వారా (క్రింద చూడండి) ఇనుము లేదా ఉక్కులో మిశ్రమంగా మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ స్టీల్ ప్లాంట్లలో ఉక్కు యొక్క డీ-ఆక్సిడేషన్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.[6] ఉత్పత్తి చేయబడిన చాలా మూలక సిలికాన్ ఫెరోసిలికాన్ మిశ్రమంగానే మిగిలిపోతుంది, మరియు సుమారు 20% మాత్రమే మెటలర్జికల్ గ్రేడ్ స్వచ్ఛతకు శుద్ధి చేయబడుతుంది (సంవత్సరానికి మొత్తం 1.3–1.5 మిలియన్ మెట్రిక్ టన్నులు). ప్రపంచ మెటలర్జికల్ గ్రేడ్ సిలికాన్ ఉత్పత్తిలో సుమారు 15% సెమీకండక్టర్ స్వచ్ఛతకు మరింత శుద్ధి చేయబడుతుందని అంచనా.[43]

కొన్నిసార్లు ఉపయోగించే మరొక చర్య, సిలికాన్ డయాక్సైడ్ యొక్క అల్యూమినోథర్మల్ రిడక్షన్, ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది:[44]

3 2 + 4 Al → 3 Si + 2 3

పొడి చేసిన 96–97% స్వచ్ఛమైన సిలికాన్‌ను నీటితో లీచింగ్ చేయడం ద్వారా ~98.5% స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ లభిస్తుంది, ఇది రసాయన పరిశ్రమలో ఉపయోగించబడుతుంది. అయితే, సెమీకండక్టర్ అనువర్తనాల కోసం మరింత స్వచ్ఛత అవసరం, మరియు ఇది టెట్రాక్లోరోసిలిన్ (సిలికాన్ టెట్రాక్లోరైడ్) లేదా ట్రైక్లోరోసిలిన్ తగ్గింపు ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. మొదటిది స్క్రాప్ సిలికాన్‌ను క్లోరినేట్ చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది మరియు రెండవది సిలికాన్ ఉత్పత్తి యొక్క ఉప ఉత్పత్తి. ఈ సమ్మేళనాలు అస్థిరమైనవి మరియు అందువల్ల పదేపదే ఫ్రాక్షనల్ డిస్టిలేషన్ ద్వారా శుద్ధి చేయబడతాయి, ఆపై తగ్గించే ఏజెంట్‌గా చాలా స్వచ్ఛమైన జింక్ లోహంతో మూలక సిలికాన్‌కు తగ్గించబడతాయి. ఈ విధంగా ఉత్పత్తి చేయబడిన సిలికాన్ యొక్క స్పాంజి ముక్కలు కరిగించబడతాయి మరియు సిలిండ్రికల్ సింగిల్ క్రిస్టల్స్‌ను ఏర్పరచడానికి పెంచబడతాయి, ఆపై జోన్ రిఫైనింగ్ ద్వారా శుద్ధి చేయబడతాయి. ఇతర మార్గాలలో సిలేన్ లేదా టెట్రాఅయోడోసిలిన్ (4) యొక్క ఉష్ణ వియోగం ఉపయోగించబడుతుంది. ఉపయోగించే మరొక ప్రక్రియ సోడియం హెక్సాఫ్లోరోసిలికేట్ తగ్గింపు, ఇది ఫాస్ఫేట్ ఎరువుల పరిశ్రమ యొక్క సాధారణ వ్యర్థ ఉత్పత్తి, లోహ సోడియం ద్వారా: ఇది అత్యంత ఎక్సోథెర్మిక్ మరియు అందువల్ల బయటి శక్తి వనరు అవసరం లేదు. హైపర్ ఫైన్ సిలికాన్ మరే ఇతర పదార్థం కంటే ఎక్కువ స్వచ్ఛతతో తయారు చేయబడుతుంది: ట్రాన్సిస్టర్ ఉత్పత్తికి సిలికాన్ స్ఫటికాలలో 1010 కి 1 భాగం కంటే తక్కువ మలిన స్థాయిలు అవసరం, మరియు ప్రత్యేక సందర్భాలలో 1012 కి 1 భాగం కంటే తక్కువ మలిన స్థాయిలు అవసరమవుతాయి మరియు సాధించబడతాయి.[6]

సిలికాన్ నానోస్ట్రక్చర్‌లను సాంప్రదాయ మెటలోథెర్మల్ ప్రక్రియలను ఉపయోగించి సిలికా ఇసుక నుండి నేరుగా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, లేదా దహన సంశ్లేషణ విధానాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. ఇటువంటి నానోస్ట్రక్చర్డ్ సిలికాన్ పదార్థాలను లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల (LIBs) యానోడ్, ఇతర అయాన్ బ్యాటరీలు, మెమ్ రిస్టర్లు వంటి భవిష్యత్తు కంప్యూటింగ్ పరికరాలు లేదా ఫోటోకాటలిటిక్ అనువర్తనాలతో సహా వివిధ క్రియాత్మక అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించవచ్చు.[45]

అనువర్తనాలు

సమ్మేళనాలు

చాలా సిలికాన్ పారిశ్రామికంగా శుద్ధి చేయబడకుండానే ఉపయోగించబడుతుంది, తరచుగా దాని సహజ రూపం నుండి తక్కువ ప్రాసెసింగ్‌తో. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో 90% కంటే ఎక్కువ సిలికేట్ ఖనిజాలు ఉంటాయి, ఇవి సిలికాన్ మరియు ఆక్సిజన్ యొక్క సమ్మేళనాలు, తరచుగా ప్రతికూల చార్జ్ కలిగిన సిలికేట్ అయాన్లకు చార్జ్‌ను సమతుల్యం చేయడానికి కాటయాన్లు అవసరమైనప్పుడు లోహ అయాన్లతో ఉంటాయి. వీటిలో చాలా వరకు బంకమట్టి, సిలికా ఇసుక, మరియు చాలా రకాల నిర్మాణ రాళ్ల వంటి ప్రత్యక్ష వాణిజ్య ఉపయోగాలు ఉన్నాయి. అందువల్ల, సిలికాన్ కోసం చాలా ఉపయోగాలు నిర్మాణ సమ్మేళనాలుగా ఉన్నాయి, సిలికేట్ ఖనిజాలు లేదా సిలికా (ముడి సిలికాన్ డయాక్సైడ్) గా. సిలికేట్లు పోర్ట్‌ల్యాండ్ సిమెంట్ (ఎక్కువగా కాల్షియం సిలికేట్‌లతో తయారు చేయబడినవి) తయారీలో ఉపయోగించబడతాయి, ఇది బిల్డింగ్ మోర్టార్ మరియు ఆధునిక స్టకోలో ఉపయోగించబడుతుంది, కానీ మరింత ముఖ్యంగా, సిలికా ఇసుక మరియు కంకరతో (సాధారణంగా గ్రానైట్ వంటి సిలికేట్ ఖనిజాలను కలిగి ఉంటుంది) కలిపి, ఆధునిక ప్రపంచంలోని చాలా పెద్ద పారిశ్రామిక నిర్మాణ ప్రాజెక్టులకు ఆధారమైన కాంక్రీటును తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.[6]

సిలికా ఫైర్ బ్రిక్, ఒక రకమైన సిరామిక్ తయారీకి ఉపయోగించబడుతుంది. సిలికేట్ ఖనిజాలు వైట్‌వేర్ సిరామిక్లలో కూడా ఉంటాయి, ఇది సాధారణంగా వివిధ రకాల కాల్చిన బంకమట్టి ఖనిజాలను (సహజ అల్యూమినియం ఫిలోసిలికేట్లు) కలిగి ఉండే ముఖ్యమైన ఉత్పత్తుల తరగతి. ఒక ఉదాహరణ పోర్సిలిన్, ఇది సిలికేట్ ఖనిజం కావోలినైట్పై ఆధారపడి ఉంటుంది. సాంప్రదాయ గాజు (సిలికా-ఆధారిత సోడా-లైమ్ గ్లాస్) కూడా అనేక విధాలుగా పనిచేస్తుంది, మరియు కిటికీలు మరియు కంటైనర్ల కోసం కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. అదనంగా, ప్రత్యేక సిలికా ఆధారిత గ్లాస్ ఫైబర్లు ఆప్టికల్ ఫైబర్ కోసం, అలాగే నిర్మాణ మద్దతు కోసం ఫైబర్‌గ్లాస్ మరియు థర్మల్ ఇన్సులేషన్ కోసం గ్లాస్ వూల్ ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి.[46]

సిలికాన్‌లు తరచుగా వాటర్‌ప్రూఫింగ్ చికిత్సలు, మోల్డింగ్ సమ్మేళనాలు, మోల్డ్-రిలీజ్ ఏజెంట్లు, మెకానికల్ సీల్స్, అధిక ఉష్ణోగ్రత గ్రీజులు మరియు మైనపులు, మరియు కాల్కింగ్ సమ్మేళనాలలో ఉపయోగించబడతాయి. సిలికాన్ కొన్నిసార్లు రొమ్ము ఇంప్లాంట్లు, కాంటాక్ట్ లెన్స్‌లు, పేలుడు పదార్థాలు మరియు పైరోటెక్నిక్స్లో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.[47] సిల్లీ పుట్టీ మొదట సిలికాన్ ఆయిల్కు బోరిక్ యాసిడ్ కలపడం ద్వారా తయారు చేయబడింది.[48] ఇతర సిలికాన్ సమ్మేళనాలు హై-టెక్ అబ్రాసివ్‌లుగా మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ ఆధారిత కొత్త అధిక-బలమైన సిరామిక్‌లుగా పనిచేస్తాయి. సిలికాన్ కొన్ని సూపర్ అలాయ్ల యొక్క భాగం.

మిశ్రమాలు

మూలక సిలికాన్ కరిగిన ఇనుముకు ఫెరోసిలికాన్ మిశ్రమంగా జోడించబడుతుంది, ఇది సన్నని విభాగాలను కాస్టింగ్ చేయడంలో పనితీరును మెరుగుపరచడానికి మరియు బయటి గాలికి గురైనప్పుడు సిమెంటైట్ ఏర్పడకుండా నిరోధించడానికి ఉపయోగపడుతుంది. కరిగిన ఇనుములో మూలక సిలికాన్ ఉనికి ఆక్సిజన్ కోసం సింక్‌గా పనిచేస్తుంది, తద్వారా ఉక్కు కార్బన్ కంటెంట్, ఇది ప్రతి రకమైన ఉక్కుకు ఇరుకైన పరిమితుల్లో ఉంచబడాలి, మరింత దగ్గరగా నియంత్రించబడుతుంది.[49] ఉత్పత్తి చేయబడిన ఫెరోసిలికాన్‌లో సుమారు 75% ఉక్కు పరిశ్రమలో ఉపయోగించబడుతుంది.[44] సిలికాన్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ స్టీల్ యొక్క ముఖ్యమైన భాగం, ఇది దాని రెసిస్టివిటీ మరియు ఫెర్రోమాగ్నెటిక్ లక్షణాలను మారుస్తుంది.[44]

సిలికాన్ యొక్క లక్షణాలు ఇనుము కాకుండా ఇతర లోహాలతో మిశ్రమాలను మార్చడానికి ఉపయోగించబడవచ్చు. "మెటలర్జికల్ గ్రేడ్" సిలికాన్ అనేది 95–99% స్వచ్ఛత కలిగిన సిలికాన్. ప్రపంచ మెటలర్జికల్ స్వచ్ఛత సిలికాన్ వినియోగంలో సుమారు 55% అల్యూమినియం భాగాల కాస్టింగ్ కోసం అల్యూమినియం-సిలికాన్ మిశ్రమాల (సిలుమిన్ మిశ్రమాలు) ఉత్పత్తికి వెళుతుంది, ప్రధానంగా ఆటోమోటివ్ పరిశ్రమలో ఉపయోగం కోసం. అల్యూమినియం కాస్టింగ్‌లో సిలికాన్ యొక్క ప్రాముఖ్యత ఏమిటంటే, అల్యూమినియంలో గణనీయమైన మొత్తంలో (12%) సిలికాన్ యుటెక్టిక్ మిశ్రమంను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది చాలా తక్కువ ఉష్ణ సంకోచంతో గట్టిపడుతుంది. ఇది కాస్టింగ్ మిశ్రమాలు గట్టిపడేటప్పుడు ఒత్తిడి నుండి ఏర్పడే చిరిగిపోవడాన్ని మరియు పగుళ్లను బాగా తగ్గిస్తుంది. సిలికాన్ అల్యూమినియం యొక్క కాఠిన్యాన్ని మరియు తద్వారా దుస్తులు-నిరోధకతను కూడా గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది.[50][43] మెటలర్జికల్ గ్రేడ్ సిలికాన్ క్వార్ట్జ్ లేదా క్వార్ట్‌జైట్‌ను పెద్ద ఆర్క్ ఫర్నేస్‌లో కరిగించడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది, బొగ్గు, కోక్ లేదా బొగ్గు మరియు గ్యాస్ ప్రసరణ కోసం చెక్క ముక్కలు వంటి కార్బన్ కలిగిన పదార్థంతో కార్బోథెర్మల్ రిడక్షన్ ప్రక్రియలో. ఇనుము లేని ఈ ఉత్పత్తి సాంకేతికత తరచుగా ఫోటోవోల్టాయిక్స్ మరియు సెమీకండక్టర్ల కోసం పాలీసిలికాన్ ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడుతుంది.[51][52][53][54]

ఎలక్ట్రానిక్స్

ప్రధాన వ్యాసం: Semiconductor device fabrication మరింత సమాచారం: Semiconductor industry

సిలికాన్ సెమీకండక్టర్ పరికరాలు ఆధునిక సమాచార సాంకేతికతను సాధ్యం చేస్తున్నాయి. మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్, కంప్యూటింగ్, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు నానోటెక్నాలజీతో సహా వీటి ఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనాలు విస్తృతమైనవి.[55] ఎలక్ట్రానిక్స్ కోసం సిలికాన్ కలిగి ఉన్న అనేక ప్రయోజనాల్లో కొన్ని: తక్కువ ఖర్చు, పెద్ద పరిమాణంలో స్వచ్ఛమైన ఏక స్ఫటికాలను (single crystals) తయారు చేయగలగడం, పెళుసుగా ఉండకపోవడం, విద్యుత్ కార్యకలాపాల వల్ల ఉత్పన్నమయ్యే వేడిని తగినంతగా వాహనం చేయగలగడం, మైక్రో-స్ట్రక్చర్ చేయగలగడం మరియు పొరలుగా మార్చగలగడం, అలాగే దీని ఆక్సైడ్ అద్భుతమైన ఇన్సులేటర్‌గా పనిచేయడం.[55]

ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉత్పత్తి అయ్యే మెటలర్జికల్ గ్రేడ్ సిలికాన్‌లో సుమారు 15% సెమీకండక్టర్ స్వచ్ఛత స్థాయికి శుద్ధి చేయబడుతుంది.[43] ఇది సాధారణంగా "నైన్-9" లేదా 99.9999999% స్వచ్ఛత కలిగిన,[56] దాదాపు లోపాలు లేని ఏక స్ఫటిక పదార్థం.[57]

అంతటి స్వచ్ఛత కలిగిన మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ సాధారణంగా చోక్రాల్స్కీ ప్రక్రియ (Czochralski process) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. దీనిని సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ, ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు కొన్ని అధిక-ఖర్చు, అధిక-సామర్థ్యం గల ఫోటోవోల్టాయిక్ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించే సిలికాన్ వేఫర్ల తయారీకి ఉపయోగిస్తారు.[44] స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ ఒక ఇంట్రిన్సిక్ సెమీకండక్టర్, అంటే లోహాల వలె కాకుండా, ఇది వేడి ద్వారా పరమాణువుల నుండి విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్ హోల్స్ మరియు ఎలక్ట్రాన్లను వాహనం చేస్తుంది. ఇంట్రిన్సిక్ సిలికాన్ యొక్క విద్యుత్ వాహకత (electrical conductivity), ఫెర్మి-డిరాక్ పంపిణీ (Fermi-Dirac distribution) విస్తరించడం వల్ల ఉష్ణోగ్రతతో పాటు పెరుగుతుంది. స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ యొక్క వాహకత చాలా తక్కువగా (అంటే, నిరోధకత చాలా ఎక్కువగా) ఉండటం వల్ల దీనిని ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో సర్క్యూట్ ఎలిమెంట్‌గా నేరుగా ఉపయోగించలేము. ఆచరణలో, స్వచ్ఛమైన సిలికాన్‌కు భిన్నమైన వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ సంఖ్య కలిగిన మూలకాలతో (సాధారణంగా బోరాన్ మరియు ఫాస్పరస్) డోపింగ్ చేస్తారు. ఇది దాని వాహకతను గణనీయంగా పెంచుతుంది మరియు ఉత్తేజిత ఛార్జ్ క్యారియర్ల సంఖ్యను, రకాన్ని (ధనాత్మక లేదా రుణాత్మక) నియంత్రించడం ద్వారా దాని విద్యుత్ ప్రతిస్పందనను సర్దుబాటు చేస్తుంది. కంప్యూటర్ పరిశ్రమ మరియు ఇతర సాంకేతిక అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించే ట్రాన్సిస్టర్లు, సోలార్ సెల్స్, సెమీకండక్టర్ డిటెక్టర్లు మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్ పరికరాల కోసం ఇటువంటి నియంత్రణ అవసరం.[44] సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్లో, సిలికాన్‌ను కోహెరెంట్ కాంతిని ఉత్పత్తి చేయడానికి కంటిన్యూయస్ వేవ్ రామన్ లేజర్ మాధ్యమంగా ఉపయోగించవచ్చు.[58]

సాధారణ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లలో, మోనో-క్రిస్టలైన్ సిలికాన్ (Si) వేఫర్ సర్క్యూట్లకు యాంత్రిక మద్దతుగా పనిచేస్తుంది. సర్క్యూట్ ఎలిమెంట్స్ (ట్రాన్సిస్టర్లు) డోపింగ్ ద్వారా సృష్టించబడతాయి మరియు సిలికాన్ ఆక్సైడ్ యొక్క పలుచని పొరల ద్వారా పాసివేట్ చేయబడతాయి. ఇది థర్మల్ ఆక్సిడేషన్ లేదా కెమికల్ వేపర్ డిపాజిషన్ (CVD) వంటి ప్రక్రియల ద్వారా Si ఉపరితలాలపై సులభంగా ఉత్పత్తి చేయగల ఇన్సులేటర్. థర్మల్ ఆక్సిడేషన్ అత్యంత సాధారణమైనది మరియు ఇది నిర్దిష్ట పరిస్థితులలో Siని ఆక్సిజన్‌కు గురిచేయడం ద్వారా జరుగుతుంది. ఫలితంగా వచ్చే ఆక్సైడ్ మందాన్ని డీల్-గ్రోవ్ మోడల్ (Deal–Grove model) ద్వారా అంచనా వేయవచ్చు. సిలికాన్ దాని స్థిరత్వం మరియు దాని సహజ ఆక్సైడ్ (SiO2)ను సులభంగా ఏర్పరచగల సామర్థ్యం కారణంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ల కోసం అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన పదార్థం. సిలికాన్ యొక్క ఇన్సులేటింగ్ ఆక్సైడ్ నీటిలో కరగదు, ఇది జర్మానియం కంటే దీనికి ఉన్న అదనపు ప్రయోజనం.[59] జర్మానియం (Ge) మొదటి తరం ట్రాన్సిస్టర్ కోసం ఉపయోగించబడింది మరియు ఇది క్యారియర్ ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ మరియు బ్యాండ్ గ్యాప్ వంటి అంశాలలో సిలికాన్‌తో సమానమైన ఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, GeO2 అస్థిరత కారణంగా Ge ఆధారిత సాంకేతికతలు చివరికి విఫలమయ్యాయి. జర్మానియం నేటికీ ఆధునిక సెమీకండక్టర్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో PMOS యొక్క సోర్స్ మరియు డ్రెయిన్లలో ఎలక్ట్రాన్ హోల్స్ మొబిలిటీని పెంచడానికి డోపెంట్గా ఉపయోగించబడుతోంది.

మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ ఉత్పత్తి చేయడం ఖరీదైనది, మరియు ఇది సాధారణంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ల ఉత్పత్తిలో మాత్రమే సమర్థించబడుతుంది, ఎందుకంటే అక్కడ చిన్న స్ఫటిక లోపాలు కూడా సూక్ష్మ సర్క్యూట్ మార్గాలకు అంతరాయం కలిగిస్తాయి.[60] ఇతర ఉపయోగాల కోసం, ఇతర రకాల స్వచ్ఛమైన సిలికాన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. వీటిలో హైడ్రోజనేటెడ్ అమోర్ఫస్ సిలికాన్ మరియు అప్‌గ్రేడెడ్ మెటలర్జికల్-గ్రేడ్ సిలికాన్ (UMG-Si) ఉన్నాయి, వీటిని లిక్విడ్-క్రిస్టల్ డిస్‌ప్లేలు మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన పెద్ద-వైశాల్యపు థిన్-ఫిల్మ్ సోలార్ సెల్స్ వంటి లార్జ్-ఏరియా ఎలక్ట్రానిక్స్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగిస్తారు. ఇటువంటి సెమీకండక్టర్ గ్రేడ్ సిలికాన్ కొంచెం తక్కువ స్వచ్ఛత కలిగి ఉంటుంది లేదా మోనోక్రిస్టలైన్ కాకుండా పాలీక్రిస్టలైన్ రూపంలో ఉంటుంది. ఇవి మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్‌తో సమానమైన పరిమాణంలో ఉత్పత్తి చేయబడతాయి: సంవత్సరానికి 75,000 నుండి 150,000 మెట్రిక్ టన్నులు. తక్కువ గ్రేడ్ సిలికాన్ మార్కెట్ మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ కంటే వేగంగా వృద్ధి చెందుతోంది. 2013 నాటికి, ప్రధానంగా సోలార్ సెల్స్‌లో ఉపయోగించే పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ ఉత్పత్తి సంవత్సరానికి 200,000 మెట్రిక్ టన్నులకు చేరుకుంటుందని అంచనా వేయబడింది, అయితే మోనోక్రిస్టలైన్ సెమీకండక్టర్ గ్రేడ్ సిలికాన్ సంవత్సరానికి 50,000 టన్నుల కంటే తక్కువగానే ఉంటుందని భావించబడింది.[43]

క్వాంటం డాట్స్

సిలికాన్ క్వాంటం డాట్స్ హైడ్రోజన్ సిల్సెస్‌క్వియోక్సేన్ (silsesquioxane)ను థర్మల్ ప్రాసెసింగ్ చేయడం ద్వారా కొన్ని నానోమీటర్ల నుండి కొన్ని మైక్రాన్ల పరిమాణం గల నానోక్రిస్టల్స్‌గా సృష్టించబడతాయి, ఇవి పరిమాణంపై ఆధారపడిన లూమినిసెన్స్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి.[61][62] ఈ నానోక్రిస్టల్స్ పెద్ద స్టోక్స్ షిఫ్ట్లను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇవి కణ పరిమాణాన్ని బట్టి అతినీలలోహిత పరిధిలోని ఫోటాన్లను దృశ్య లేదా పరారుణ (infrared) పరిధిలోని ఫోటాన్లుగా మారుస్తాయి. వీటి పరిమిత స్వీయ-శోషణ (self absorption) కారణంగా క్వాంటం డాట్ డిస్‌ప్లేలు మరియు లూమినిసెంట్ సోలార్ కాన్సెంట్రేటర్లలో వీటిని ఉపయోగించవచ్చు. కాడ్మియం లేదా ఇండియం కంటే సిలికాన్ ఆధారిత క్వాంటం డాట్స్ ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనం ఏమిటంటే, సిలికాన్ విషపూరితం కానిది మరియు లోహ రహితమైనది.[63][64] సిలికాన్ క్వాంటం డాట్స్ యొక్క మరొక అనువర్తనం ప్రమాదకర పదార్థాలను గుర్తించడం. ఈ సెన్సార్లు ప్రమాదకర పదార్థం సమక్షంలో ఫోటోల్యూమినిసెన్స్ను క్వెంచింగ్ చేయడం ద్వారా క్వాంటం డాట్స్ యొక్క లూమినిసెంట్ లక్షణాలను ఉపయోగించుకుంటాయి.[65] ప్రమాదకర రసాయనాలను గుర్తించడానికి అనేక పద్ధతులు ఉన్నాయి, వాటిలో ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ, ఫోర్స్టర్ రెసోనెన్స్ ఎనర్జీ ట్రాన్స్‌ఫర్ (FRET), మరియు ఫోటోకరెంట్ జనరేషన్ కొన్ని ముఖ్యమైనవి.[66] లోయస్ట్ అన్‌ఆక్యుపైడ్ మాలిక్యులర్ ఆర్బిటాల్ (LUMO) శక్తి క్వాంటం డాట్ యొక్క కండక్షన్ బ్యాండ్ కంటే కొంచెం తక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ క్వెంచింగ్ జరుగుతుంది, ఇది రెండింటి మధ్య ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీని అనుమతిస్తుంది, తద్వారా నానోక్రిస్టల్స్‌లో హోల్స్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ల పునఃసంయోగం (recombination) నిరోధించబడుతుంది. ఈ ప్రభావాన్ని రివర్స్‌లో కూడా సాధించవచ్చు, ఇక్కడ డోనర్ అణువు యొక్క హైయస్ట్ ఆక్యుపైడ్ మాలిక్యులర్ ఆర్బిటాల్ (HOMO) క్వాంటం డాట్ యొక్క వాలెన్స్ బ్యాండ్ అంచు కంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది వాటి మధ్య ఎలక్ట్రాన్లను బదిలీ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, హోల్స్‌ను నింపి పునఃసంయోగాన్ని నిరోధిస్తుంది. క్వాంటం డాట్ మరియు క్వెంచర్ అణువు మధ్య కాంప్లెక్స్ ఏర్పడినప్పుడు ఫ్లోరోసెన్స్ రెసోనెన్స్ ఎనర్జీ ట్రాన్స్‌ఫర్ జరుగుతుంది. ఈ కాంప్లెక్స్ కాంతిని గ్రహిస్తూనే ఉంటుంది, కానీ శక్తి గ్రౌండ్ స్టేట్‌కు మార్చబడినప్పుడు అది ఫోటాన్‌ను విడుదల చేయదు, తద్వారా పదార్థాన్ని క్వెంచ్ చేస్తుంది. మూడవ పద్ధతి ఫోటోల్యూమినిసెంట్ డిస్‌ప్లేను పర్యవేక్షించే బదులు క్వాంటం డాట్స్ ద్వారా విడుదలయ్యే ఫోటోకరెంట్ను కొలవడం ద్వారా భిన్నమైన విధానాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. కావలసిన రసాయనం యొక్క గాఢత పెరిగితే, నానోక్రిస్టల్స్ ఇచ్చే ఫోటోకరెంట్ ప్రతిస్పందనగా మారుతుంది.[67]

ఉష్ణ శక్తి నిల్వ

Silicon

జీవసంబంధ పాత్ర

సిలికాన్ సిలికేట్ల రూపంలో సులభంగా అందుబాటులో ఉన్నప్పటికీ, చాలా తక్కువ జీవులు దీనిని నేరుగా ఉపయోగిస్తాయి. డయాటమ్లు, రేడియోలేరియా, మరియు సిలిసియస్ స్పాంజ్లు తమ అస్థిపంజరాల కోసం నిర్మాణ పదార్థంగా బయోజెనిక్ సిలికాను ఉపయోగిస్తాయి. కొన్ని మొక్కలు తమ కణజాలాలలో సిలికాను నిల్వ చేసుకుంటాయి మరియు వాటి పెరుగుదలకు సిలికాన్ అవసరం, ఉదాహరణకు వరి. మొక్కలు సిలికాన్‌ను ఆర్థోసిలిసిక్ యాసిడ్ (మోనోసిలిసిక్ యాసిడ్ అని కూడా పిలుస్తారు) రూపంలో గ్రహించి, జైలం ద్వారా రవాణా చేస్తాయి, అక్కడ అది కణ గోడలోని భాగాలతో అమోర్ఫస్ కాంప్లెక్సులను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది కొన్ని మొక్కలలో కణ గోడ బలాన్ని మరియు నిర్మాణ సమగ్రతను మెరుగుపరుస్తుందని, తద్వారా కీటకాల దాడిని మరియు వ్యాధికారక ఇన్ఫెక్షన్లను తగ్గిస్తుందని నిరూపించబడింది. కొన్ని మొక్కలలో, సిలికాన్ మొక్కల రక్షణ యంత్రాంగాలలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషించే అస్థిర కర్బన సమ్మేళనాలు (volatile organic compounds) మరియు ఫైటోహార్మోన్ల ఉత్పత్తిని కూడా పెంచుతుంది.[68][69][70] మరింత అభివృద్ధి చెందిన మొక్కలలో, సిలికా (ఓపల్) ఫైటోలిత్లు నిర్మాణ మద్దతును అందిస్తాయి.[71][72][69]

అనేక ఉద్యాన పంటలు శిలీంధ్ర మొక్కల వ్యాధికారకాల నుండి తమను తాము సిలికాతో రక్షించుకుంటాయని తెలుసు, తగినంత సిలికాన్ పోషణ లేకపోతే శిలీంద్రనాశిని (fungicide) అప్లికేషన్ కూడా విఫలం కావచ్చు. సిలికేషియస్ మొక్కల రక్షణ అణువులు కొన్ని ఫైటోఅలెక్సిన్లను సక్రియం చేస్తాయి, అంటే వాటిలో కొన్ని ఆర్జిత రోగనిరోధక శక్తిని (acquired immunity) ఉత్పత్తి చేసే సిగ్నలింగ్ పదార్థాలు. సిలికాన్ లోపించినప్పుడు, కొన్ని మొక్కలు ఇతర రక్షణ పదార్థాల ఉత్పత్తిని పెంచడం ద్వారా భర్తీ చేస్తాయి.[69]

భూమిపై జీవం ప్రధానంగా కార్బన్తో కూడి ఉంటుంది, కానీ ఆస్ట్రోబయాలజీ ప్రకారం గ్రహాంతర జీవం ఇతర హైపోథెటికల్ రకాల బయోకెమిస్ట్రీని కలిగి ఉండవచ్చు. సిలికాన్ కార్బన్‌కు ప్రత్యామ్నాయంగా పరిగణించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఇది DNA-అనలాగ్‌కు అవసరమైన నాలుగు కోవలెంట్ బంధాలతో సంక్లిష్టమైన మరియు స్థిరమైన అణువులను సృష్టించగలదు మరియు ఇది పెద్ద పరిమాణంలో అందుబాటులో ఉంది.[73]

సముద్ర సూక్ష్మజీవుల ప్రభావాలు

డయాటమ్లు సిలికాన్‌ను బయోజెనిక్ సిలికా (bSi) రూపంలో ఉపయోగిస్తాయి,[74] ఇది సిలికాన్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ప్రోటీన్ (SIT) ద్వారా గ్రహించబడి, ప్రధానంగా కణ గోడ నిర్మాణంలో ఫ్రస్ట్యూల్స్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది.[75] సిలికాన్ సముద్రంలో సిలిసిక్ యాసిడ్ లేదా సిలికేట్ వంటి కరిగిన రూపంలోకి ప్రవేశిస్తుంది.[76] డయాటమ్లు ఈ సిలికాన్ రూపాలను ఉపయోగించే ప్రధాన జీవులలో ఒకటి కాబట్టి, అవి సముద్రమంతటా సిలికాన్ గాఢతకు గొప్పగా దోహదపడతాయి. తక్కువ లోతుల్లో డయాటమ్ ఉత్పాదకత కారణంగా సముద్రంలో సిలికాన్ పోషక-వంటి ప్రొఫైల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.[76] అందువల్ల, సిలికాన్ గాఢత తక్కువ లోతు గల సముద్రంలో తక్కువగా మరియు లోతైన సముద్రంలో ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఎగువ సముద్రంలో డయాటమ్ ఉత్పాదకత దిగువ సముద్రానికి ఎగుమతి చేయబడే సిలికాన్ మొత్తానికి దోహదపడుతుంది.[77] ఎగువ సముద్రంలో డయాటమ్ కణాలు లైసిస్ (lysis) చెందినప్పుడు, ఇనుము, జింక్ మరియు సిలికాన్ వంటి వాటి పోషకాలు మెరైన్ స్నో అనే ప్రక్రియ ద్వారా దిగువ సముద్రానికి చేరుతాయి. మెరైన్ స్నో అనేది కరిగిన కర్బన పదార్థాల నిలువు మిక్సింగ్ ద్వారా పార్టిక్యులేట్ కర్బన పదార్థాల క్రిందికి బదిలీని కలిగి ఉంటుంది.[78] డయాటమ్ ఉత్పాదకతకు సిలికాన్ కీలకమని మరియు డయాటమ్లు ఉపయోగించడానికి సిలిసిక్ యాసిడ్ అందుబాటులో ఉన్నంత వరకు, అవి లోతైన సముద్రంలోని ఇతర ముఖ్యమైన పోషకాల గాఢతకు కూడా దోహదపడగలవని సూచించబడింది.[79]

తీర ప్రాంతాలలో, డయాటమ్లు ప్రధాన ఫైటోప్లాంక్టోనిక్ జీవులుగా పనిచేస్తాయి మరియు బయోజెనిక్ సిలికా ఉత్పత్తికి గొప్పగా దోహదపడతాయి. అయితే, బహిరంగ సముద్రంలో, ప్రపంచ వార్షిక సిలికా ఉత్పత్తిలో డయాటమ్ల పాత్ర తక్కువగా ఉంటుంది. ఉత్తర అట్లాంటిక్ మరియు ఉత్తర పసిఫిక్ సబ్‌ట్రాపికల్ గైర్లలోని డయాటమ్లు ప్రపంచ వార్షిక సముద్ర సిలికా ఉత్పత్తిలో కేవలం 5-7% మాత్రమే దోహదపడతాయి. దక్షిణ మహాసముద్రం (Southern Ocean) ప్రపంచ సముద్ర బయోజెనిక్ సిలికాలో మూడవ వంతు ఉత్పత్తి చేస్తుంది.[40] దక్షిణ మహాసముద్రాన్ని "బయోజియోకెమికల్ డివైడ్" అని పిలుస్తారు,[80] ఎందుకంటే ఈ ప్రాంతం నుండి చాలా తక్కువ మొత్తంలో సిలికాన్ రవాణా చేయబడుతుంది.

మానవ పోషణ

మానవ గోర్లు, జుట్టు, ఎముకలు మరియు చర్మ కణజాలాలకు సిలికాన్ ముఖ్యమని కొన్ని ఆధారాలు ఉన్నాయి,[81] ఉదాహరణకు, ఎక్కువ ఆహార సిలికాన్ తీసుకునే మెనోపాజ్ ముందు దశలో ఉన్న మహిళలకు ఎముక సాంద్రత ఎక్కువగా ఉంటుందని, మరియు ఆస్టియోపోరోసిస్ ఉన్న రోగులలో సిలికాన్ సప్లిమెంటేషన్ ఎముక పరిమాణాన్ని మరియు సాంద్రతను పెంచుతుందని అధ్యయనాలు చూపిస్తున్నాయి.[82] ఎలాస్టిన్ మరియు కొల్లాజెన్ సంశ్లేషణకు సిలికాన్ అవసరం, వీటిలో అరోటా (aorta) మానవ శరీరంలో అత్యధిక పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది,[83] మరియు ఇది ఒక అవసరమైన మూలకంగా పరిగణించబడింది;[84] అయినప్పటికీ, దీని ఆవశ్యకతను నిరూపించడం కష్టం, ఎందుకంటే సిలికాన్ చాలా సాధారణమైనది, కాబట్టి లోప లక్షణాలను పునరుత్పత్తి చేయడం కష్టం.[85][86]

సిలికాన్‌ను ఇంటర్నేషనల్ ప్లాంట్ న్యూట్రిషన్ ఇన్స్టిట్యూట్ (IPNI) "పోషక మూలకం"గా మరియు అసోసియేషన్ ఆఫ్ అమెరికన్ ప్లాంట్ ఫుడ్ కంట్రోల్ అఫీషియల్స్ "ప్రయోజనకరమైన పదార్థం"గా గుర్తించాయి.[87]

భద్రత

ప్రజలు పని ప్రదేశంలో మూలక సిలికాన్‌ను పీల్చడం, మింగడం లేదా చర్మం లేదా కంటితో సంబంధం కలిగి ఉండటం ద్వారా బహిర్గతం కావచ్చు. చివరి రెండు సందర్భాల్లో, సిలికాన్ చికాకు కలిగించే పదార్థంగా స్వల్ప ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది. పీల్చినట్లయితే ఇది ప్రమాదకరం.[88] ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ (OSHA) పని ప్రదేశంలో సిలికాన్ బహిర్గతం కోసం ఎనిమిది గంటల పని దినానికి 15 mg/m3 మొత్తం బహిర్గతం మరియు 5 mg/m3 శ్వాసకోశ బహిర్గతం యొక్క చట్టపరమైన పరిమితిని నిర్ణయించింది. నేషనల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ (NIOSH) ఎనిమిది గంటల పని దినానికి 10 mg/m3 మొత్తం బహిర్గతం మరియు 5 mg/m3 శ్వాసకోశ బహిర్గతం యొక్క సిఫార్సు చేయబడిన బహిర్గత పరిమితిని (REL) నిర్ణయించింది.[89] స్ఫటిక సిలికా ధూళిని పీల్చడం వల్ల సిలికోసిస్ రావచ్చు, ఇది ఊపిరితిత్తుల ఎగువ భాగాలలో నోడ్యులర్ గాయాలు రూపంలో వాపు మరియు మచ్చలతో గుర్తించబడే ఒక వృత్తిపరమైన ఊపిరితిత్తుల వ్యాధి.[90]

ఇవి కూడా చూడండి

సూచనలు

  1. ↑ Silicon.
  2. ↑ (2022). "The Silicon Age: Trends in Semiconductor Devices Industry". Journal of Engineering Science and Technology Review. 15 (1) 110–115. doi:10.25103/jestr.151.14.
  3. ↑ Cutter, Elizabeth G.. (1978). "Plant Anatomy. Part 1 Cells and Tissues". Edward Arnold. ISBN 978-0-7131-2639-6.
  4. ↑ Silicon. Encyclopedia Britannica.
  5. ↑ తన మూలకాల పట్టికలో, లావోయిజర్ ఐదు "సాలిఫైబుల్ ఎర్త్స్"ను జాబితా చేశాడు, అంటే ఆమ్లాలతో చర్య జరిపి లవణాలను ఉత్పత్తి చేసే ఖనిజాలు: chaux (కాల్షియం ఆక్సైడ్), magnésie (మెగ్నీషియా, మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్), baryte (బేరియం సల్ఫేట్), alumine (అల్యూమినా, అల్యూమినియం ఆక్సైడ్), మరియు silice (సిలికా, సిలికాన్ డయాక్సైడ్). ఈ "మూలకాల" గురించి, లావోయిజర్ ఇలా ఊహించాడు: "ప్రకృతిలో ఉన్న లోహ పదార్థాలలో కొంత భాగం మాత్రమే మనకు తెలుసు, ఎందుకంటే కార్బన్ కంటే ఆక్సిజన్‌తో బలమైన అనుబంధం ఉన్నవన్నీ, ఇప్పటివరకు, లోహ స్థితికి తగ్గించబడవు, తద్వారా, కేవలం ఆక్సైడ్ల రూపంలో మాత్రమే మన పరిశీలనకు అందుబాటులో ఉంటాయి, ఇవి మట్టితో కలిసిపోతాయి. బరైట్స్, మనం ఇప్పుడే మట్టితో అమర్చినది, ఈ పరిస్థితిలో ఉండటం చాలా సంభావ్యం; ఎందుకంటే అనేక ప్రయోగాలలో ఇది లోహ శరీరాల లక్షణాలకు దగ్గరగా ఉండే లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది. మనం మట్టి అని పిలిచే అన్ని పదార్థాలు కేవలం లోహ ఆక్సైడ్లు మాత్రమే కావచ్చు, ఇప్పటివరకు తెలిసిన ఏ ప్రక్రియ ద్వారా తగ్గించలేనివి." – Lavoisier. (1799). Elements of Chemistry. 218. William Creec. (అసలు భాగం ఇక్కడ కనిపిస్తుంది: Lavoisier. (1789). "Traité Élémentaire de Chimie". 1 174. Cuchet.)
  6. ↑ 6.00 6.01 6.02 6.03 6.04 6.05 6.06 6.07 6.08 6.09 6.10 6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 6.17 6.18 6.19 6.20 6.21 6.22 6.23 6.24 6.25 Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named greenwood general
  7. ↑ Davy, Humphry. (1808). "Electro chemical researches, on the decomposition of the earths; with observations on the metals obtained from the alkaline earths, and on the amalgam procured from ammonia". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 98 333–370.. [ p. 353] వద్ద డేవీ "సిలిసియం" అనే పేరును రూపొందించారు : "ఈ విషయంపై మరింత ఖచ్చితమైన ఆధారాలను పొందడంలో మరియు నేను వెతుకుతున్న లోహ పదార్థాలను పొందడంలో నేను అదృష్టవంతుడిని అయితే, నేను వాటి కోసం సిలిసియం [సిలికాన్], అల్యూమియం [అల్యూమినియం], జిర్కోనియం మరియు గ్లూసియం [బెరీలియం] అనే పేర్లను ప్రతిపాదించేవాడిని."
  8. ↑ 14 Silicon. Elements.vanderkrogt.net.
  9. ↑ (1811). "Recherches physico-chimiques, faites sur la pile: sur la préparation chimique et les propriétés du potassium et du sodium; sur la décomposition de l'acide boracique; sur les acides fluorique, muriatique et muriatique oxigéné; sur l'action chimique de la lumière; sur l'analyse végétale et animale, etc". Deterville. [ pp. 313–314]; vol. 2, [ pp. 55–65].
  10. ↑ (1817). A system of chemistry: in four volumes. 252. London : Printed for Baldwin, Craddock, and Joy, Paternoster-Row; William Blackwood, and Bell and Bradfute, Edinburgh; and Hodges and Macarthur, Dublin.: "సిలికా యొక్క ఆధారాన్ని సాధారణంగా లోహంగా పరిగణించారు మరియు దీనిని సిలిసియం అని పిలిచేవారు. కానీ దాని లోహ స్వభావానికి చిన్న ఆధారాలు లేనందున, మరియు అది బోరాన్ మరియు కార్బన్‌ను పోలి ఉన్నందున, దానిని ఈ శరీరాలతో పాటు వర్గీకరించడం మరియు దానికి సిలికాన్ అని పేరు పెట్టడం మంచిది."
  11. ↑ చూడండి
    • బెర్జెలియస్ తన సిలికాన్ ("సిలిసియం") ఆవిష్కరణను ప్రకటించారు: Berzelius, J. (presented: 1823; published: 1824) "Undersökning af flusspatssyran och dess märkvärdigaste föreningar" (హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ మరియు దాని అత్యంత ముఖ్యమైన సమ్మేళనాలపై పరిశోధన), Kongliga Vetenskaps-Academiens Handlingar [రాయల్ సైన్స్ అకాడమీ ప్రొసీడింగ్స్], 12 : 46–98. సిలికాన్ వేరుచేయడం మరియు దాని లక్షణాలు "Flussspatssyrad kisseljords sönderdelning med kalium," pp. 46–68 విభాగంలో వివరించబడ్డాయి.
    • పైన పేర్కొన్న వ్యాసం జర్మన్ భాషలో ముద్రించబడింది: J.J. Berzelius (1824) "II. Untersuchungen über Flussspathsäure und deren merkwürdigsten Verbindungen" (II. హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ మరియు దాని అత్యంత ముఖ్యమైన సమ్మేళనాలపై పరిశోధన), Annalen der Physik, 77: 169–230. సిలికాన్ వేరుచేయడం ఈ విభాగంలో వివరించబడింది: "Zersetzung der flussspaths. Kieselerde durch Kalium" (పొటాషియం ద్వారా సిలికేట్ ఫ్లోరైడ్ వియోగం), pp. 204–210.
    • పైన పేర్కొన్న వ్యాసం ఫ్రెంచ్ భాషలో పునర్ముద్రించబడింది: Berzelius (1824) [ "Décomposition du fluate de silice par le potassium"] (పొటాషియం ద్వారా సిలికా ఫ్లోరైడ్ వియోగం), Annales de Chimie et de Physique, 27: 337–359.
    • ఇంగ్లీష్‌లో పునర్ముద్రించబడింది: (1825). "On the mode of obtaining silicium, and on the characters and properties of that substance". The Philosophical Magazine and Journal: Comprehending Various Branches of Science, the Liberal and Fine Arts, Agriculture, Manufactures, and Commerce. 65 254–267.
  12. ↑ 12.0 12.1 Kipping, Frederic Stanley. (1937-03-01). "The bakerian lecture organic derivatives of silicon". Proceedings of the Royal Society of London, Series A. 159 (896) 139–148. doi:10.1098/rspa.1937.0063.
  13. ↑ (January 1965). "One hundred years of organosilicon chemistry". Journal of Chemical Education. 42 (1) 41. doi:10.1021/ed042p41.
  14. ↑ (2024). "Handbook of the Chemical Elements". ISBN 978-3-662-68920-2. doi:10.1007/978-3-662-68921-9.
  15. ↑ (April 2004). "Henri Étienne Sainte-Claire Deville: A Physician Turned Metallurgist". Journal of Materials Engineering and Performance. 13 (2) 117–128. doi:10.1361/10599490418271.
  16. ↑ 16.0 16.1 Timeline. The Silicon Engine.
  17. ↑ 17.0 17.1 1901: Semiconductor Rectifiers Patented as "Cat's Whisker" Detectors. The Silicon Engine.
  18. ↑ 1947: Invention of the Point-Contact Transistor. The Silicon Engine.
  19. ↑ 1954: Morris Tanenbaum fabricates the first silicon transistor at Bell Labs. The Silicon Engine.
  20. ↑ (2007). To the Digital Age: Research Labs, Start-up Companies, and the Rise of MOS Technology. 22–23. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-8639-3.
  21. ↑ 21.0 21.1 (1957). "Surface Protection and Selective Masking during Diffusion in Silicon". Journal of the Electrochemical Society. 104 (9) 547. doi:10.1149/1.2428650.
  22. ↑ Wolfe, Tom. (December 1, 1983). The Tinkerings of Robert Noyce. Esquire.
  23. ↑ 23.0 23.1 (2001). Fundamental Aspects of Silicon Oxidation. 1–11. Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-41682-1.
  24. ↑ (2000). Silicon Surfaces and Formation of Interfaces: Basic Science in the Industrial World. 3–13. World Scientific. ISBN 978-981-02-3286-3.
  25. ↑ (2013). Silicon: Evolution and Future of a Technology. Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-662-09897-4.
  26. ↑ (23 May 2007). The role of journalism in creating the metaphor of Silicon Valley. Innovation Journalism 4 Conference, Stanford University.
  27. ↑ Silicon and Germanium. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
  28. ↑ 28.0 28.1 28.2 28.3 King, R. Bruce. (1995). "Inorganic Chemistry of Main Group Elements". Wiley-VCH. ISBN 978-0-471-18602-1.
  29. ↑ (2020). "An infinite family of bc8-like metastable phases in silicon". Phys. Rev. B. 101 (24). doi:10.1103/PhysRevB.101.245203.
  30. ↑ (2010). Graphene-like silicon nanoribbons on Ag(110): A possible formation of silicene. Applied Physics Letters. 96 (18) 183102. doi:10.1063/1.3419932.
  31. ↑ (2010). "Epitaxial growth of a silicene sheet". Applied Physics Letters. 97 (22) 223109. doi:10.1063/1.3524215.
  32. ↑ Jerschow, Alexej. Interactive NMR Frequency Map. New York University.
  33. ↑ (1973). Abundance of the Elements in the Solar System. Space Science Reviews. 15 (1) 121–146. doi:10.1007/BF00172440.
  34. ↑ (2024). "Discovery of Neutron-Rich Silicon Isotopes 45,46Si". Progress of Theoretical and Experimental Physics. 2024 (10). doi:10.1093/ptep/ptae155.
  35. ↑ (June 2009). "Modeling the modern marine δ 30 Si distribution: MODELING THE MODERN MARINE δ 30 Si DISTRIBUTION". Global Biogeochemical Cycles. 23 (2) 1–13. doi:10.1029/2008GB003266.
  36. ↑ (2019). "Handbook of Photovoltaic Silicon". 311–358. ISBN 978-3-662-56471-4. doi:10.1007/978-3-662-56472-1_17.
  37. ↑ 37.0 37.1 Grabmaier, J.. (1982). "Silicon Chemical Etching". Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-642-68765-5.
  38. ↑ Kaupp, Martin. (1 December 2006). The role of radial nodes of atomic orbitals for chemical bonding and the periodic table. Journal of Computational Chemistry. 28 (1) 320–325. doi:10.1002/jcc.20522.
  39. ↑ (2007). "The role of radial nodes of atomic orbitals for chemical bonding and the periodic table". Journal of Computational Chemistry. 28 (1) 320–325. doi:10.1002/jcc.20522.
  40. ↑ 40.0 40.1 40.2 (3 January 2013). "The World Ocean Silica Cycle". Annual Review of Marine Science. 5 (1) 477–501. doi:10.1146/annurev-marine-121211-172346.
  41. ↑ 41.0 41.1 (2006). "Atmospheric transport of silicon". 81–91. Island Press. ISBN 1-59726-115-7.
  42. ↑ Silicon Commodities Report 2011. USGS.
  43. ↑ 43.0 43.1 43.2 43.3 Corathers, Lisa A. 2009 Minerals Yearbook ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. USGS
  44. ↑ 44.0 44.1 44.2 44.3 44.4 Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named Zulehner
  45. ↑ Kamali, A.R.. (2019). "Ultra-fast shock-wave combustion synthesis of nanostructured silicon from sand with excellent Li storage performance". Sustainable Energy & Fuels. 3 (6) 1396–1405. doi:10.1039/C9SE00046A.
  46. ↑ Fiberglass Spinner | Yokogawa America. www.yokogawa.com.
  47. ↑ (2007). "Special Materials in Pyrotechnics: VI. Silicon – An Old Fuel with New Perspectives". Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 32 (3) 205–212. doi:10.1002/prep.200700021.
  48. ↑ Walsh, Tim. (2005). "Timeless toys: classic toys and the playmakers who created them". Andrews McMeel Publishing. ISBN 978-0-7407-5571-2.
  49. ↑ Eric, Rauf Hurman. (2014). Treatise on Process Metallurgy. 477–532. Elsevier. ISBN 978-0-08-096988-6. doi:10.1016/b978-0-08-096988-6.00005-5.
  50. ↑ Apelian, D.. (2009). Aluminum Cast Alloys: Enabling Tools for Improved Performance. North American Die Casting Association.
  51. ↑ Troszak T.A. (2021) The hidden costs of solar photovoltaic power, NATO ENSEC COE Energy highlights Vol 16, pp 22. Copyright 2021 NATO Energy Security Center of Excellence
  52. ↑ Maloney, Dan. (15 November 2021). Mining and Refining: Pure Silicon and the Incredible Effort It Takes to Get There. Hack A Day.
  53. ↑ From quartz to silicon to silicones.
  54. ↑ (April 19, 2019). "Mass Production Test of Solar Cells and Modules Made of 100% UMG Silicon. 20.76% Record Efficiency". Energies. 12 (8) 1495. doi:10.3390/en12081495.
  55. ↑ 55.0 55.1 (2004). "Silicon". 25–42. ISBN 978-3-642-07356-4. doi:10.1007/978-3-662-09897-4_2.
  56. ↑ "Semi" SemiSource 2006: A supplement to Semiconductor International. December 2005. Reference Section: How to Make a Chip. Adapted from Design News. Reed Electronics Group.
  57. ↑ SemiSource 2006: A supplement to Semiconductor International. December 2005. Reference Section: How to Make a Chip. Adapted from Design News. Reed Electronics Group.
  58. ↑ (21 July 2007). "Ultrafast nonlinear all-optical processes in silicon-on-insulator waveguides". Journal of Physics D: Applied Physics. 40 (14) R249–R271. doi:10.1088/0022-3727/40/14/r01.
  59. ↑ Semiconductors Without the Quantum Physics ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Electropaedia
  60. ↑ The Impact of Silicon Wafer Quality on Semiconductor Performance and Reliability. www.samaterials.com.
  61. ↑ (10 January 2017). "From Hydrogen Silsesquioxane to Functionalized Silicon Nanocrystals". Chemistry of Materials. 29 (1) 80–89. doi:10.1021/acs.chemmater.6b02667.
  62. ↑ (6 March 2007). "Hydrogen Silsesquioxane: A Molecular Precursor for Nanocrystalline Si—SiO 2 Composites and Freestanding Hydride-Surface-Terminated Silicon Nanoparticles.". ChemInform. 38 (10). doi:10.1002/chin.200710014.
  63. ↑ (31 March 2014). "Studies on the Toxicity and Distribution of Indium Compounds According to Particle Size in Sprague-Dawley Rats". Toxicological Research. 30 (1) 55–63. doi:10.5487/TR.2014.30.1.055.
  64. ↑ (March 2020). "Cadmium-induced cytotoxicity in mouse liver cells is associated with the disruption of autophagic flux via inhibiting the fusion of autophagosomes and lysosomes". Toxicology Letters. 321 32–43. doi:10.1016/j.toxlet.2019.12.019.
  65. ↑ (11 March 2016). "Detection of nitroaromatics in the solid, solution, and vapor phases using silicon quantum dot sensors". Nanotechnology. 27 (10). doi:10.1088/0957-4484/27/10/105501.
  66. ↑ (2016). "Silicon nanocrystals for the development of sensing platforms". Journal of Materials Chemistry C. 4 (22) 4836–4846. doi:10.1039/C6TC01159D.
  67. ↑ (24 April 2013). "Quantum-Dot-Based Photoelectrochemical Sensors for Chemical and Biological Detection". ACS Applied Materials & Interfaces. 5 (8) 2800–2814. doi:10.1021/am3028662.
  68. ↑ (2002). "Silicon-Induced Cell Wall Fortification of Rice Leaves: A Possible Cellular Mechanism of Enhanced Host Resistance to Blast". Phytopathology. 92 (10) 1095–103. doi:10.1094/PHYTO.2002.92.10.1095.
  69. ↑ 69.0 69.1 69.2 (1999). "SILICON". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 50 641–664. doi:10.1146/annurev.arplant.50.1.641.
  70. ↑ (23 October 2019). "Silicon and plant natural defenses against insect pests: impact on plant volatile organic compounds and cascade effects on multitrophic interactions". Plants. 8 (444) 444. doi:10.3390/plants8110444.
  71. ↑ Rahman, Atta-ur-. (2008). "Studies in Natural Products Chemistry". 35 856. Elsevier Science. ISBN 978-0-444-53181-0.
  72. ↑ (1998). "Silicon in life:A bioinorganic solution to bioorganic essentiality". Journal of Inorganic Biochemistry. 69 (3) 139–144. doi:10.1016/S0162-0134(97)10010-1.
  73. ↑ Aguilera Mochón, Juan Antonio. (2016). "La vida no terrestre". 43–45. RBA. ISBN 978-84-473-8665-9.
  74. ↑ (6 December 2002). "Regulation of Oceanic Silicon and Carbon Preservation by Temperature Control on Bacteria". Science. 298 (5600) 1980–1984. doi:10.1126/science.1076076.
  75. ↑ (October 2016). "The evolution of silicon transporters in diatoms". Journal of Phycology. 52 (5) 716–731. doi:10.1111/jpy.12441.
  76. ↑ 76.0 76.1 (30 December 2001). "Sources and fates of silicon in the ocean: the role of diatoms in the climate and glacial cycles". Scientia Marina. 65 (S2) 141–152. doi:10.3989/scimar.2001.65s2141.
  77. ↑ (December 2012). "Significant silicon accumulation by marine picocyanobacteria". Nature Geoscience. 5 (12) 886–891. doi:10.1038/ngeo1641.
  78. ↑ (January 2015). "Zooplankton fecal pellets, marine snow, phytodetritus and the ocean's biological pump". Progress in Oceanography. 130 205–248. doi:10.1016/j.pocean.2014.08.005.
  79. ↑ (December 2003). "Role of diatoms in regulating the ocean's silicon cycle". Global Biogeochemical Cycles. 17 (4). doi:10.1029/2002GB002018.
  80. ↑ (June 2006). "The Southern Ocean biogeochemical divide". Nature. 441 (7096) 964–967. doi:10.1038/nature04883.
  81. ↑ (2013). "Interrelations between Essential Metal Ions and Human Diseases". 13 451–473. Springer. ISBN 978-94-007-7499-5. doi:10.1007/978-94-007-7500-8_14.
  82. ↑ (Mar–Apr 2007). "Silicon and bone health". The Journal of Nutrition, Health and Aging. 11 (2) 99–110.
  83. ↑ (1978). "Biochemistry of Silicon and Related Problems". 281–296. ISBN 978-1-4613-4020-1. doi:10.1007/978-1-4613-4018-8_13.
  84. ↑ Nielsen, Forrest H.. (1984). "Ultratrace Elements in Nutrition". Annual Review of Nutrition. 4 (1) 21–41. doi:10.1146/annurev.nu.04.070184.000321.
  85. ↑ Lippard, Stephen J.. (1994). "Principles of Bioinorganic Chemistry". 411. University Science Books. ISBN 978-0-935702-72-9.
  86. ↑ (2015). "Silicon as Versatile Player in Plant and Human Biology: Overlooked and Poorly Understood Muhammad Ansar Farooq and Karl-J". Front. Plant Sci.. 6 (994) 994. doi:10.3389/fpls.2015.00994.
  87. ↑ (March 2024). "Silicon, a quasi-essential element: Availability in soil, fertilizer regime, optimum dosage, and uptake in plants". Plant Physiology and Biochemistry. 208. doi:10.1016/j.plaphy.2024.108459.
  88. ↑ Science Lab.com. Material Safety Data Sheet: Silicon MSDS. sciencelab.com.
  89. ↑ CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Silicon. www.cdc.gov.
  90. ↑ (2012). Pollutants, Human Health and the Environment: A Risk Based Approach. 26 273. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-74261-7. doi:10.1016/j.apgeochem.2011.03.113.

బాహ్య లింకులు

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Silicon” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Silicon ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=సిలికాన్&oldid=828"