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熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。
化學知識
單晶硅具有準金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導電性。超純的單晶硅是本征半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型硅半導體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或也可提高導電程度，形成n型硅半導體。
單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無定形硅，然后用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。單晶硅主要用于制作半導體元件。
在直拉法生長硅單晶的過程中，硅單晶生長的成功與否以及質量的高低是由熱場的溫度分布決定的。溫度分布合適的熱場，不僅硅單晶生長順利，而且品質較高；如果熱場的溫度分布不是很合理，生長硅單晶的過程中容易產生各種缺陷，影響質量，情況嚴重的出現變晶現象生長不出來單晶。因此，對單晶爐熱場進行系統的分析，有助于優化晶體生長的工藝流程，提高晶體的成品質量。
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