Kisel

Atomnummer 14, atommassa 28,0855 ± 0,0003 u

Kisel är ett halvmetalliskt grundämne med den kemiska betecknignen Si och atomnummer 14. Kisel används till produktion av bland annat glas och elektriska komponenter.

Materialegenskaper

Densitet: 2330 kg/m³
Hårdhet: 7 (ex Mohs)
Längdutvidgningskoeffiecient: 2.6 µm·m−1·[K^-1] (vid 25°C)
Värmeledningsförmåga: 48[W/(m K)]
Resistivitet: 1.56×10−3 ( (S/m) vid 20°C)[ohmmeter]
Kokpunkt: 2355°C
Smältpunkt: 1410°C

Användning

Kisel används främst för tillverkning av aktiva elektroniska komponenter. Detta är för att dopad kisel är en halvledare, och kan därför användas i till exempel transistorer och dioder. Kisel ingår också i Kiseldioxid. Kiseldioxid kan användas för att skapa ett flertal andra material, som till exempel Portlandcement och eldfasta tegelstenar.

Kisel kan ha flera olika kristalluppbyggnader, som alla har olika egenskaper.

Monokristallint kisel består av en enda stor kiselkristall, och används för elektroniska komponenter.
Multikristallint kisel består av många små kristalliter, och används för fotovoltatiska solceller.
Polykristallint kisel liknar multikristallint kisel, men består av mindre kristalliter. Det används också i solceller.

Både poly- och multikristallint kisel är billigare att producera är monokristallint kisel, men kvaliteten är ofta lägre på grund av korngränserna som finns i poly- och multikristallint kisel.

Framställning

Kisel finns vanligtvis i jordskorpan som kiseloxid. För att dela på syrgasen och kiseln behövs kiseloxiden värmas upp till väldigt höga temperaturer (~1400°C). Nu kan man dopa kislet. Kisel och kolmonoxid bildas, och kolmonoxiden förs bort. Kislet kyls ner och bryts till små bitar.

En kristall av monokristallint kisel framställs genom Czochalskis process. Medans kilset är sämlt i en ugn förs en kristallstav ner i smältan. Staven förs uppåt och roteras långsamt för att bilda en stor kristall av kisel.

Historia

Kisel är mest känt som det näst-vanligaste materialet på jorden (25,7% av alla grundämnen).

Kisel är ännu mer känt i sammanhang med "Silicon Valley", staden som har lett stor utveckling inom datorer och micro-chip (processorer).

Kisel idag används mest i transistorer inom dator teknik, solceller och inom bil-tilverkning. Aluminium blandas med kisel för att skapa starkt, lätt metall som inte saktar ner fordon.

Pris

Kiselplattors pris varierar beroende på olika sorters doping och andra egenskaper, men priset ligger ofta mellan $10 - $20 per platta. En hel kristall av monokristallint kisel går inte att köpa, utan måste skapas i ett labb.