半导体和宝石

历史上，半导体因晶体管的发明而闻名。但是半导体并不都是晶体。

众所周知，材料分为两类:晶态和非晶态。

晶体是内部粒子在三维空间中周期性重复排列的固体；换句话说，晶体是具有晶格结构的固体。所谓晶格结构，是指内部粒子(原子、离子或分子)的规则排列，构成一定的几何图形。水晶的基本元素是对称。晶体的理想形状和内部结构都具有特定的对称性。水晶的重要特征是其外观是规则的几何形状。理想环境下生长的晶体应该是凸多边形。

一些看起来像晶体的物质，如玻璃、琥珀等。没有晶格结构，也就是说，它们不做周期性的重复排列。这种固体称为无定形或无定形体。

水晶也和水晶不一样。晶体可以根据其来源和结合特性进行分类。水晶分为天然水晶(宝石、冰、沙等。)和人工晶体(各种人工晶体材料等。)根据他们的消息来源。晶体分为:原子晶体，如金刚石；离子晶体，如NaCl；分子晶体，如冰；金属晶体，如铜。

天然水晶，或称天然水晶矿物，是天然产生的具有一定化学成分和晶体结构的单质或化合物。合成晶体是合成的或人造的晶体。

合成晶体是具有天然对应物的人造晶体。相反，人造晶体没有天然的对应物，如人造钛酸锶、石榴石(YAG)和石榴石(GGG)。

人们常见的晶体有水晶、石盐、蔗糖等。在普通人的心目中，水晶和水晶、石盐一样，具有规则的几何多面体形状。

晶体半导体和非晶半导体，包括多晶半导体，都是有用的。比如硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池等等。

(2)水晶和宝石

水晶规则的几何形状和晶莹美丽的颜色，让人一下子就想到了宝石。

按晶系分类的常见宝石有:

高级水晶家族，如钻石、石榴石、尖晶石等。具有相等的轴对称性；

中等晶体家族，如具有六方对称的祖母绿和海蓝宝石；三重对称的红宝石、蓝宝石、碧玺、水晶；具有四方对称的锆石等。

低级水晶族，如斜对称的黄玉、橄榄石和金绿宝石；具有单斜对称性的软玉、硬玉和透辉石；三斜对称的拉布拉多石和月光石。

这里注意宝石和翡翠的区别。宝石，如钻石、红宝石和蓝宝石，是单晶体，即由单一矿物组成的晶体。翡翠，如硬玉、软玉、硬玉是多晶集合体，即由一种或多种矿物组成的集合体。

(3)半导体和宝石

“钻石是永恒的”是珠宝大王戴比尔斯在1939中使用的广告词。

这里的钻石是钻石，或者说是具有钻石结构的碳(C)。钻石是目前已知最坚硬的宝石。

纯钻石是无色的。蓝色钻石掺杂少量硼(B)，紫色钻石掺杂少量氮(N)、硼(B)和氢(H)原子。

如果这么珍贵的东西可以人工制造，这是多么大的财富诱惑啊！事实上，长期以来人们一直在尝试制造人造钻石。

1893年，法国科学家亨利·莫瓦桑(1852-1907)向世界宣布，他成功地用石墨制成了世界上第一颗人造钻石。但当有人质疑他有疑问或无法复制时，他以保密和专利为由拒绝了。事实上，他并没有真的用石墨造出钻石，但他没有作弊。据说，莫瓦桑坚信钻石可以在正常压力下制成，并让他的助手反复尝试。后来助手实在无聊，就提前在炉子里放了一颗钻石。Movasan不知道，还以为实验真的成功了。直到1955，美国通用汽车公司才研制成功人造钻石。

除了钻石，蓝宝石和红宝石(红色和蓝色刚玉)也经常被用作半导体行业的基底。蓝宝石和红宝石主要由氧化铝(Al2O3)构成。

纯氧化铝是无色的，蓝宝石和红宝石的颜色是由混在里面的金属造成的，比如蓝宝石:氧化铝+铁(Fe)和钛(Ti)；红宝石:氧化铝+铬。当然，蓝宝石和红宝石现在都可以人工合成，用作衬底时不需要五颜六色，所以避免了金属掺杂。