단결정과 다결정 그리고 비정질의 차이를 좀 더 쉽게 그림으로 나타내었다. 원자의 결정은 입체적이지만 2D로 단순하게 모식화하였으니 참고만 하길 바란다. 1. 단결정 위와 같이 단결정은 일정한 규칙으로 배열이 결정되어 있는 상태이다. Si(실리콘)의 체외각 전자 4개가 서로 공유결합을 한다. 각 각의 원자 하나하나가 전자의 흐름을 방해하지 않아서 전자가 매끄럽게 잘 흐를 수 있다. 2. 다결정 다결정의 경우 위의 그림과 같이 결정의 방향이 하나가 아닌 두 개 이상의 결정을 갖게 된다. 위와 같은 경우에도 외부에서 전자를 흘려줄 경우 전자는 이동을 한다. 단결정과는 다르게 중간에 빈 공간이 형성된다. 이럴 경우 앞으로 나아가던 전자는 이동이 어려워 다른 방향으로 이동을 하게 된다. 그림으로만 보아도 단결정과..

전기아크로를 이용하여 만들어진 금속규소는 다양한 형태로 가공되어 사용된다. 그중 반도체에서는 웨이퍼(Wafer)로 가공되어 사용된다. 일반적으로 전기아크로에서 만들어진 금속규소의 경우 다결정성을 가진다. 반도체 웨이퍼로 사용되기 위해서는 단결정성이 되어야 하므로 다시 녹여 결정을 재정립한다. 재정립된 단결정성을 가진 금속규소를 목적에 맞게 자른 뒤, 여러 가지의 가공을 걸치면 반도체의 기초를 쌓기 위한 웨이퍼가 탄생한다. 태양광에 사용되는 경우도 마찬가지로 다결정의 금속 실리콘을 녹인 뒤, 잉곳을 형성하여 가공을 하여 생산한다. 왼쪽 사진은 금속규소에서부터 반도체 웨이퍼까지의 공정을 그림으로 나타내었다. 오른쪽 태양광에 사용되는 셀의 공정과 비교하면 크기와 모양만 다를 뿐 공정 자체는 유사하다. 실제 사..

자연계에서 발견되는 규소는 SiO2 형태로 발견이 된다. 석영 또는 수정이라고 불리는 형태이다. 해변이나 놀이터 모래에서 반짝임을 본 적이 있는가? 그럼 그 반짝이는 무엇인가는 십중팔구 석영일 것이다. 주변에 흔히 보일 정도로 널려있는 게 석영이다. 하지만 이러한 형태에서 가공하는 것은 매우 힘들다. 그래서 가공하기 편리한 형태로 바꾸어 주어야 한다. 위 사진은 석영(좌)과 금속규소(우)이다. 오른쪽 사진의 금속규소(Metal Silicon, Si)가 실리콘의 기초 원재료가 된다. 일반적인 석영은 높은 온도로 녹여 가공을 통해 보석이나 유리로 사용된다. 하지만 석영 자체를 고온으로 녹여도 우리가 필요로 하는 금속 규소로 만들기는 어렵다. 규소에 결합된 산소가 분리되는데 많은 에너지가 필요로 하다. 우리가..

실생활에서 실리콘이라고 하면 보통 생활용품, 보형물, 건축자재와 같은 것들을 떠올린다. 실제 실리콘은 주걱, 젖병과 같은 주변에서 흔히 접하는 물건부터 항공 우주에 사용되는 접하기 어려운 부분까지 여려 방면으로 사용된다. 이렇게 실리콘은 우리가 살아가는데 밀접한 영향을 준다. 그렇다면 실리콘이란 무엇이며, 어떻게 만들어지고, 왜 사용되는가. 규소(硅素) 또는 실리콘(←영어: Silicon)은 화학 원소로 기호는 Si(←라틴어: Silicium 실리키움[*]), 원자 번호는 14이다. 4가 준금속으로 탄소보다는 반응성이 떨어지고 저마늄보다는 반응성이 크다. 지구의 지각에서 산소 다음으로 많은 원소로 전체 질량의 27.7%를 차지하며, 우주에서는 질량 기준으로 8번째로 많이 존재하는 원소이다. 지구에서는 점..