共用电子对的结构称为共价键(covalent bonding)，德州仪器TI晶圆如何被生产出来

物理学家还是很聪明的，发明了一种长单晶的办法，叫柴可拉斯基法，可能方法就是以这名科学家名字命名的。行业也有一种直观的称呼，叫提拉法!因为在长单晶时就是把小的晶体往上拔！拔的时候速度有点慢，来看看这个装置：蓝色的圆棒就是单晶硅，在提拉的时候一边旋转一边往上拔，提拉法长出来的晶锭就是圆柱体了。再将长好的晶锭采用机械刀片进行切割，切成一片一片的圆盘状，便成了晶圆。有没有很眼熟？德州仪器TI晶圆就是这样被生产出来了。虽然我们得到了晶圆，此时的单晶硅电化学性能还不行，不能直接用来做芯片，工程师们于是想办法改造单晶硅的电化学性能。如何改造单晶硅呢？先深入了解一下硅元素，在元素周期表中，硅排列在第14位，硅原子最外层有4个电子，分别与周围4个原子共用4对电子，这种共用电子对的结构称为共价键(covalent bonding)。每个电子对组成一个共价键。左边这张图是单晶硅的晶体结构，为金刚石晶体结构。硅原子共用电子的情况，中间一个硅原子和四个硅兄弟共用电子。突然有一天，有个物理学家想到一个问题，要是硅家不是和硅兄弟共用电子，把其他兄弟拉进群会怎样？物理学家有一天把砷兄拉进了群，于是奇迹发生了：砷兄弟最外层有5个电子，其中4个电子找到了硅家的对象，另外一个电子单着了，这个电子成了无业游民，到处流窜，由于电子带有电荷，于是改变了硅家的导电性。此时的砷原子多提供了一个电子给硅家，因此砷原子被称为施主。硅家的自由电子多了以后，带负电的载流子增加，硅变成n型半导体。为啥叫N型？在英文里Negative代表负，取这个单词的第一个字母，就是N。既然可以拉电子多的砷元素进群，那么是否也可以拉电子少的硼原子进群？于是物理学家把硼原子拉进来试试。由于硼原子最外层只有3个电子，比硅少一个，于是本来2对电子的共价键现在成了只有一对电子，多了一个空位，成了带正电的空穴(hole)。