1. 石英（二酸化ケイ素）
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化学式 SiO2 の石英は、地球の地殻で最も豊富で一般的な鉱物の 1 つです。半導体ビジネスの基盤であるシリコンが石英の主原料であるため、エレクトロニクスとテクノロジーの分野における石英の重要性は、過大評価することはほぼ不可能です。石英からシリコン ウェハーに至るまでの過程は複雑で、数回の精製と改良が必要です。高純度の石英は、まず炭素を使用して電気アーク炉で溶解し、冶金グレードのシリコンを生成します。このシリコンは鉱物形態よりも純粋ですが、それでも電子機器での使用に適さない汚染物質を含んでいます。冶金グレードのシリコンは、シーメンス プロセスやゾーン精製などの技術を使用してさらに精製され、半導体に必要な純度に達します。これらの技術により、測定可能な量の不純物を含む電子グレードのシリコンが生成されます。
通常、チョクラルスキー法では、精製されたシリコンから単結晶インゴットが成長します。この技術では、種結晶を溶融シリコンに浸し、回転しながら徐々に引き上げることで、大きな単結晶の円筒形のインゴットが生成されます。その後、このインゴットは薄いウェーハに切断され、マイクロチップ、集積回路、その他の電子部品の製造の基礎となります。シリコンは、半導体特性や他の元素を正確にドープできる能力など、並外れた電気特性を備えているため、これらの用途に最適です。シリコンの広いバンドギャップと熱安定性により、多くの環境で一貫して動作できる電子デバイスを設計できます。
シリコン源としての使用以外にも、水晶自体が電子機器に直接使用されています。水晶の圧電特性により、さまざまな電子機器に適用される共振器、発振器、フィルターの製造に重要です。時間回路、時計、腕時計はすべて、正確な周波数制御を提供するために水晶を使用しています。水晶発振器は、その精度と安定性によって決まるため、科学機器、ナビゲーション システム、通信の重要な部品です。光ファイバーは、高速で長距離のデータ伝送を可能にして通信を変革しましたが、これは高純度のシリカ ガラスである溶融石英から製造されています。さらに、特殊な実験装置の作成や電子機器製造に関連する高温産業用途にも価値のあるのが、水晶です。硬度、化学的不活性、熱安定性などの特定の特性を備えています。
