矽（guī）是一種化學元素，英文名稱Silicon，化學符號是（shì）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（yuán）素。矽有晶體矽和無定形矽兩種同素異形體，晶體（tǐ）矽（guī）為鋼灰色，無定形矽為黑色，晶體矽屬（shǔ）於原子晶體，硬而有 光澤，有半導體性質。矽的化學性質比較活潑，在高溫（wēn）下能與氧氣等（děng）多（duō）種元素化合，不溶（róng）於水（shuǐ）、硝酸和（hé）yan酸，溶於氫氟suan和堿液。它是地殼中 含量僅次於氧的（de）元素。矽土（tǔ）（又稱（chēng）二氧化（huà）矽）是一類矽（guī）酸鹽礦物，也是沙、石英岩（yán）以及花崗岩的主要成分。

　　矽在自然界中分布極（jí）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%，是地殼中僅次於氧的第二豐富元 素。主要用來（lái）製作高純半導體、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（yòng）於航空（kōng）航天、電子電氣、建築、運輸、能 源、化（huà）工、紡織、食品、輕工、醫療、農業等（děng）行業。

　　國外專家Mietek Jaroniec表述了矽是如何深（shēn）刻地影響著我們生活（huó）的方方（fāng）麵麵，無論是在各種材料中與（yǔ）其他元素化合的矽，還是（shì）用來（lái）製作電子（zǐ）器件 的高純矽，又或者（zhě）是更新形式的‘黑矽（guī）’。

　　矽，是地殼中含量僅次（cì）於氧的元素（sù）。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（guī）土組成，但矽單質在自然界中（zhōng）卻很少見且直到19世紀才為人（rén）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（jiā）熱 鉀（jiǎ）和四氟（fú）化矽得到，然而，說起矽元素，人們還是會將其（qí）發現（xiàn）歸功於Berzelius，因為是他（tā）在1824年將通過上述方法所得的矽（guī）進一（yī）步潤洗提純而得 到了純矽（guī）。如今已經可以利用電（diàn）爐加熱矽土與碳的混合物至遠遠高（gāo）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：激光照射過的矽表麵掃描電子電鏡（jìng）圖像（插圖）與美國猶他州布萊斯峽穀國家公園一角非常（cháng）相似。

　　據美國地質調查所指出，截（jié）至2007年（nián），全世界包括合成矽在內的純矽存儲量已經超過了50萬噸，這足以（yǐ）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（bǐ）如常用於汽車行業富鋁合金，以及被廣泛（fàn）用作潤滑油（yóu）、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）式存在的二氧化矽則是玻璃和（hé）混凝土（tǔ）這些最（zuì）常用的材料的基礎原料。氣凝膠，由於其體積的90%都被孔洞所占據，屬於極（jí）輕 的二氧化矽形式，因此（cǐ）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（kē）技和生活方式產生的最深（shēn）刻（kè）的影響卻（què）要歸於其（qí）整體（tǐ）儲量中的一小部分（約5%），即用於包括電腦（nǎo）芯片、功 率晶體管、太（tài）陽（yáng）能電池以及液晶顯示器和半導（dǎo）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（yǒu）了長足的進步，這 一領域正在進一步向納電子學進軍。另外多孔矽由於其發光特性以及巨大（dà）的表麵積也促進（jìn）了一係列傳感器的（de）發展。微電子器（qì）件所需要的高純矽的 製備過程較為繁（fán）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（jīng）矽，再製成（chéng）矽晶圓（光滑 的薄盤）。

　　矽化學的豐富多彩令人驚（jīng）歎，且這一領域還在不斷湧現出新的發現。盡（jìn）管1克沙粒的表麵積非常小，但相同質量、擁有可及納米級（jí）（約3 nm）孔隙的矽膠粒子，其（qí）內表麵積可以輕（qīng）易超過1000平方（fāng）米（大（dà）約一個奧林匹（pǐ）克遊泳池的表麵積）。這種具有有序納米孔（kǒng）隙（xì）的顆粒是在表麵活性劑模板存 在的條件下合成的，這一合（hé）成策略為納米材料的（de）發展提（tí）供了無（wú）限可能（néng），比如納米多孔矽膠顆粒可以用於催化、分（fèn）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的、具有納米級精度（dù）的氧化矽材料。對大自然中的 “生物矽化作用”的理解，將（jiāng）會為新 型矽（guī）基材料的環境友（yǒu）好合成提供無限（xiàn）潛能，並將最終促使生物傳感器、生物催化以及現在被稱為“矽生物技術”的生物分子（zǐ）工程（chéng）學的發展。

　　另一驚人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，哈佛大學（xué）的Mazur團隊報道了利用飛秒激（jī）光脈（mò）衝在含硫氣體存在情況下照 射矽晶片會使其光滑表（biǎo）麵變成一個尖峰林立的微觀森林，與美國猶他州布萊斯峽穀國家公園非常相（xiàng）似（如圖）。通常，矽表麵（miàn）會（huì）將（jiāng）大部分光反（fǎn）射 ，但“黑矽”卻通過將可（kě）見光捕獲在尖峰之間而大大增強了對可見的（de）吸收性能，這使其在太陽能電池中（zhōng）的應用更有前景。黑矽也可以吸收波長為 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（jìn）管矽發（fā）現已有200年，至今仍可以使我們（men）驚歎。

　　還（hái）有一些科學家指（zhǐ）出，氧元素可能是地球內部（bù）的主要組成（chéng）部分。先前一個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（de）矽元（yuán）素，但並無（wú）碳或硫元素。

　　很明顯，有關地核（hé）的輕元（yuán）素還需要更深入的研究（jiū）。

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

　　我國矽行業發展曆程：

　　我（wǒ）國工業矽的發展始於1957年，在當時蘇（sū）聯（lián）幫助下在遼寧建成投產了采用單（dān）相雙電極（jí）爐的第一（yī）個（gè）生產單位。1960年以後，我國開始自行設計建設 單相（xiàng）和三相電極工業矽（guī）爐。從上世紀（jì）60年代初（chū）至70年代末，先後在遼寧、河北、江蘇、上（shàng）海、天津、河南、青海、貴州等省區建成投產了十幾個 生（shēng）產單位，形成了近2萬t/a的（de）生產能力。這一階段，我國的工業（yè）矽生產處於國內自產自用，能夠（gòu）達到自給自足的狀態。

　　1980年以後，我國（guó）的工業矽開始出口，隨著出口量的迅速增加，生產企業數量迅（xùn）速（sù）增漲。到80年代末，我國的工（gōng）業矽企業達到約300家。1989年的 政治風（fēng）波，使我（wǒ）國的工業矽生（shēng）產遭受一次重大挫折，之（zhī）後的幾年，我國的工業（yè）矽企業關停或轉（zhuǎn）產了一半以上（shàng）。上世紀90年（nián）代（dài）中（zhōng）期，世界工業矽出 現了短暫的供不應求，價格上揚，我國的工業矽企業又有一些恢複生產（chǎn），還有一些單位（wèi）新建或增建了工業矽爐。90年代後期，受國際市（shì）場工業矽 價格下滑和亞洲金屬危機等因素影響，我國東北、華北、西北、華東等地區的一些工業矽企業（yè）又有一批停產或轉產，同時在電力供應充足（zú），且電 價較低的貴州、雲南、四川等省區又（yòu）新建了一批工業矽企業。

　　進（jìn）入21世（shì）紀以來，隨著我（wǒ）國各（gè）地區能源和原材料供應狀況和價格的不斷變化，不適合繼續生產的企業被迫關停，而具有能源等供應優勢地區的新 建工業矽企業的建設，仍在不（bú）斷進行著。2004年以來（lái），國家對一些資源性產品（pǐn）行業出台了一係列宏觀調控政策，工業矽行（háng）業是被（bèi）國家宏觀調控的 行業之一。近幾年來工業矽（guī）企業又麵臨著新的（de）考驗和抉擇。1957年至今，經（jīng）過50多年的（de）發展，我國（guó）建成投產的工業（yè）矽（guī）企業達到600家以上，目前仍 在生產的企業有200家以上，擁有生產能力達到200萬t/a以上，實際年產量（liàng）早（zǎo）已超過100萬t。