1. Le corps simple silicium
Compte tenu de la réactivité du silicium avec l'oxygène et de la grande stabilité des oxydes formés, on ne le trouve pas à l'état de corps simple dans la nature. Il est obtenu à partir de la silice, par réduction au four à arc utilisant des électrodes de graphite, généralement selon un procédé en continu et à des températures variant entre 1 600 et 1 800 0C. Il est récupéré par coulée. Une variante de ce procédé travaillant à plus basse température fait appel à l'aluminothermie. On peut estimer entre 500 000 et 1 million de tonnes la production mondiale annuelle de silicium. Selon ses applications, on distingue divers degrés de pureté et de mise en forme :
– une pureté « électronique », nécessitant des processus successifs de purification fondés sur le procédé de la fusion de zone (différence de solubilité des impuretés entre le silicium liquide et le silicium solide), ou la distillation fractionnée, après volatilisation du silicium sous forme de dérivés hydrohalogénés liquides tels que SiHCl3 ; cette pureté est de l'ordre du ppb (partie par milliard) atomique ; elle s'exprime également par nombre d'atomes d'impuretés par centimètre cube de silicium : 1 ppb ≈ 0,5 × 1013 atomes /cm3 ;
– une pureté « solaire » qui, pour les éléments courants, est de l'ordre du ppm (partie par million) ;
– une pureté métallurgique, qui est généralement de l'ordre du pour-cent.
Ces trois types d'applications induisent des mises en forme très diverses de matériaux. 1) Élaboration de monocristaux de très grande dimension, de très grande pureté (ppb) et d'une quasi-perfection cristalline pour les besoins automatisés et de grande fiabilité de l'industrie électronique (diodes, transistors, circuits intégrés, microprocesseurs, etc.) dont le degré d'intégration (nombre de composants par unité de surface) a crû très rapidement au cours des vingt dernières années (de l'ordre de 106 par « puce » élémentaire, c'est-à-dire quelques millimètres carrés), tandis que le coût de ces […]
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