Beste antwoord
Silicium is een isolator . Dit is gebaseerd op het feit dat het Fermi-niveau van silicium (de energie waarop siliciumelektronen de kans hebben 0,5 is) zich bevindt binnen zijn energiekloof (ook gelijk aan de HOMO-LUMO-scheiding), wat in wezen per definitie een plaats is. waar elektronen niet eens in mogen. De bandafstand van silicium is ongeveer 1,1 eV.
Omdat silicium een isolator is, ziet het er een beetje lastig uit. Omdat het een zeer metaalachtige uitstraling heeft, hebben mensen de neiging om aan te nemen dat het een metaal is. Deze metallic afwerking is ook te danken aan de bandafstand. Je kunt een band gap zien als de hoeveelheid energie die je elektronen aan de bovenkant van de onderste energieband (valentieband) willen absorberen om opgewonden te raken naar de bovenste energieband (geleidingsband). Zoals ik al zei, is de band gap, en dus de energiebehoefte voor absorptie voor silicium, 1,1 eV. Zichtbare lichtenergie is ongeveer 3,1 eV. Dit maakt silicium in staat om licht te absorberen en er ondoorzichtig uit te zien.
Hoe je het echter kunt laten geleiden en daarom “werkt als een metaal” door middel van drie mechanismen: er licht op schijnen, de temperatuur verhogen of doping (onzuiverheden toevoegen) .
Antwoord
Het periodiek systeem der elementen toont de elementen gaande van metaal aan de linkerkant naar niet-metaal aan de rechterkant in een soort continuüm. Silicium wordt samen met boor, koolstof, germanium, arseen, selenium en telluur geclassificeerd als halfmetalen of halfgeleiders.
Dit komt omdat als de juiste hoeveelheid energie wordt toegepast, sommige van de valentie-elektronen kunnen worden geleidend, waardoor het element op een metaal lijkt. Zonder de toepassing van een elektrisch veld, lichtenergie of warmte zijn de valentie-elektronen in halfgeleiders niet beschikbaar om te worden geleid; dus halfgeleiders gedragen zich als niet-metalen terwijl ze zitten.
Metalen hebben valentie-elektronen beschikbaar om door het materiaal te stromen vanwege metaalbinding waarbij de valentie-elektronen vrij zijn om te associëren met elk atoom in het bulkmateriaal. Deze vrije associatie wordt beperkter naarmate je over het periodiek systeem naar rechts beweegt totdat we zien dat elektronen nu worden gevangen in bindende orbitalen. Deze elementen zijn aan elkaar gebonden door covalente binding.
Siliciumatomen zijn in zuivere vorm verbonden door covalente bindingen in een kristalstructuur zoals diamantkoolstof. Het is interessant om op te merken dat puur silicium er zilver uitziet als een metaal, maar stijf en hard is, zoals sommige isolatiematerialen.
Silicium is gevormd tot een 2D-structuur genaamd siliceen, die lijkt op grafeen. Het vertoont sp3 hybride bindingen in plaats van de grafeenbinding van sp2. Deze tetraëdrische gerichte binding zorgt ervoor dat het silicium uit het vlak zigzagt, waardoor het reactiever en elektrisch manipulatiever wordt. Het is geweldig en veelbelovend.
(Zie: silicium en siliceen in wikipedia voor een meer technische discussie.)