矽是一種化學元素，英文名稱Silicon，化學（xué）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（sù）周期表上IVA族的類金屬元素。矽有晶體矽和無定形矽兩種同素異形體，晶體矽為（wéi）鋼灰色，無（wú）定形矽為黑（hēi）色，晶體矽屬（shǔ）於原子晶體（tǐ），硬而有 光澤，有半導體性質。矽的化學性質比較活潑，在（zài）高（gāo）溫下能與氧氣（qì）等多種元（yuán）素化合，不溶於水、硝酸和yan酸（suān），溶於（yú）氫氟suan和堿（jiǎn）液。它是（shì）地殼中 含（hán）量僅次於氧的元（yuán）素。矽土（又稱二氧化矽）是一類矽酸鹽礦物，也（yě）是沙、石英岩以及花崗（gǎng）岩的主要成分。

　　矽在自然（rán）界中分布極廣，一般很少以單質的（de）形式出現，主要以二氧化矽和矽酸鹽（yán）的形式存在，地殼中約含27.6%，是地殼中僅次於氧的第二（èr）豐富元 素。主要用來製作高純半導體、耐高溫材料（liào）、光導纖維通信材料、有機矽化合物、合金等，被廣泛應用於航空航天、電子電氣、建（jiàn）築、運輸、能 源、化工、紡（fǎng）織、食品、輕工、醫療、農業等行業。

　　國外專家Mietek Jaroniec表述了矽是如何深刻地影響著我們生活的方方麵麵，無論是在各種材料中與其（qí）他（tā）元素化合的矽，還是用來製作電子器（qì）件 的（de）高純矽，又或者是更新（xīn）形式的（de）‘黑矽’。

　　矽，是地殼中含量（liàng）僅次於氧的元素（sù）。矽（guī）土（又稱二氧化矽）是一類矽（guī）酸鹽礦物，也是沙、石英岩以及（jí）花崗岩的主要成（chéng）分；盡管（guǎn）大約75%的地球都由（yóu） 矽土組成，但（dàn）矽單質在自然界中卻很少見且直（zhí）到19世紀（jì）才為人所知。其實，不純的（de）非（fēi）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（rén）們還是會將其發現（xiàn）歸功於Berzelius，因為是他在1824年將通過上述（shù）方法所得的矽進（jìn）一步潤洗提純而得（dé） 到了純矽。如今已經可以（yǐ）利（lì）用電爐加熱矽土與碳的混合物（wù）至遠遠高於矽熔點（1,414 °C）的溫度（dù）（1,900-2,350 °C）來（lái）實（shí）現矽的大規模生產。

　　矽穀：激光照射過的（de）矽表麵掃描電子電鏡圖像（插圖）與美國猶他州布萊斯峽穀國家公園（yuán）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（kuò）合成矽在內的（de）純矽存儲量已經超（chāo）過（guò）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。比如常用於汽車行業富鋁合金，以及被廣泛用作潤滑油、樹脂、橡膠或者密封膠的矽脂（特征為含有矽氧鍵和 矽碳鍵）。而以沙子形（xíng）式存在的二氧（yǎng）化矽則是玻璃和混凝（níng）土這些最常用的材（cái）料的基礎原料。氣（qì）凝膠，由於（yú）其體積的90%都被孔洞（dòng）所占據，屬於極輕 的二氧化矽形式，因此是非常有效的絕緣材料。

　　這些應（yīng）用固然非常重要，但矽（guī）對當今科技和生（shēng）活（huó）方式產生的最深刻的（de）影響卻要歸於其整體儲量中的一小部分（約5%），即用於包括電腦芯片、功 率晶體管（guǎn）、太（tài）陽（yáng）能電池以及液晶顯示器和半導體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（zhǎng）足的進步，這 一領域正在（zài）進一步向納電子學進軍。另外多孔矽由於其發光特（tè）性以及巨大的表麵積也（yě）促（cù）進了一係列傳感器的（de）發（fā）展。微電子器件所需要的高純矽（guī）的 製備過程較（jiào）為繁瑣，通常涉及到由粗金屬矽到氯矽烷的轉變（含有矽氯鍵的（de）化合物），經過分離提純後由氫還原成多晶（jīng）矽，再製（zhì）成矽晶圓（yuán）（光滑 的薄盤）。

　　矽化學的豐富多彩（cǎi）令人驚（jīng）歎，且這一領域還在（zài）不斷湧（yǒng）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（qí）內表麵積可以輕易（yì）超過1000平方米（大約一個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（shì）在（zài）表麵活性劑（jì）模板存 在的條件下合成的，這一（yī）合成策略為納米材料的發展（zhǎn）提（tí）供了無限可能，比如納米多孔矽膠顆粒可以用於催化、分離、環境清理、藥（yào）物釋放以及納 米科技等各領（lǐng）域。

　　提及矽膠製（zhì）品，就不得不來談一談由各種海洋（yáng）生物大規模生產的、具有納米級精度的氧（yǎng）化矽材料。對大自然中的 “生物矽化作用”的理解，將會為新 型矽基材料的環境友好合成提供無（wú）限潛能，並將最終促使生物（wù）傳感器、生物催化以及現在（zài）被稱為“矽生（shēng）物技術”的生物（wù）分子工程學（xué）的發展。

　　另一驚人而具有（yǒu）科技前景的（de）發現（xiàn）體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在含硫氣體存在情況下照 射矽晶片會使其光（guāng）滑表麵變（biàn）成一（yī）個尖峰林立（lì）的微觀森林，與美國猶他州布萊（lái）斯峽穀國家公（gōng）園非常相似（如圖）。通常，矽表麵會將大部（bù）分光反射 ，但“黑矽”卻通過將可見光捕獲在尖（jiān）峰之間（jiān）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（xī）收波長為 2500 nm的（de）紅外輻（fú）射，因此，黑矽在光電中全新的應（yīng）用也非常（cháng）值得期待。這一事例說明，盡管矽發現（xiàn）已有200年，至今仍可以使我們驚（jīng）歎。

　　還有一些科學家指出，氧元素可（kě）能是地球內部的主（zhǔ）要組成部（bù）分（fèn）。先前一個（gè）國際（jì）研究小組使用（yòng）地震數據、實（shí）驗室數據和理論計算證（zhèng）明地球內部存在氧元素（sù）。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，有關地（dì）核的輕元素（sù）還需要更深入的研究。

　　盡管（guǎn）無法對地核直接進行研究，但科學家能從側（cè）麵去了解地核的組成，這也能進一步促進（jìn）我們對地球形成的理解。

　　我國矽（guī）行業發展（zhǎn）曆程：

　　我國工業矽的發展始於1957年，在當時蘇聯幫助下在遼寧建成投產了采用（yòng）單相雙電極爐的第一個生產單位。1960年以後（hòu），我國開始自行設（shè）計建（jiàn）設 單相和三相電極工業矽爐。從上世紀60年代初至70年代末，先後在遼（liáo）寧、河（hé）北、江蘇、上海（hǎi）、天津、河南（nán）、青海、貴州（zhōu）等省區（qū）建成投產了十幾個 生產單位，形成了近2萬t/a的生（shēng）產能力。這一階段（duàn），我（wǒ）國（guó）的工業矽生產處於國內自產自用，能夠達到自給（gěi）自足的狀態。

　　1980年以後，我國的工業（yè）矽開始（shǐ）出口，隨著出口（kǒu）量的迅速增加，生產企業數量迅速增漲。到80年代末（mò），我國的工業矽企業達到約300家。1989年（nián）的 政治風波，使我國的工業矽生產遭受一（yī）次重大挫（cuò）折，之後的幾年，我國的工業矽（guī）企業關停或（huò）轉產了一半以上。上世紀（jì）90年代中期，世界工（gōng）業矽出 現了短暫（zàn）的供（gòng）不應求，價格上揚，我國的（de）工業（yè）矽企業又有一些恢複生產，還有一些單位新建或增建了工業矽爐。90年代後期，受國際市場工業矽 價格下滑和亞洲金（jīn）屬危機等因素影響，我國東北、華北、西北、華東等地區的一（yī）些工業矽企業又（yòu）有一批停產（chǎn）或轉產，同時在電力供應充足，且電 價較低的貴州、雲南、四川等省區（qū）又新（xīn）建了（le）一批工業矽企業。

　　進入（rù）21世紀以來，隨著我國各地區能源和原材料供應狀況和價格的不斷（duàn）變化，不適（shì）合繼續生產的企業被迫（pò）關停，而具有能源等供應優勢地區的新 建工業矽企業的建設，仍在（zài）不（bú）斷進行著。2004年以來，國（guó）家對一（yī）些資（zī）源性產品行業出（chū）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（yī）。近幾年來工業矽企業又（yòu）麵臨著新的考（kǎo）驗和抉擇。1957年（nián）至今，經過50多年的發展，我國建成投（tóu）產的工業矽企業達到（dào）600家以上，目前仍 在生產的企業有200家以上，擁有生產能（néng）力（lì）達到200萬t/a以上（shàng），實際年（nián）產量早已超過100萬（wàn）t。