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Silizium ist ein äusserst vielseitiges Material. In der Erdkruste ist es das zweithäufigste Element und bildet zusammen mit Sauerstoff die Basis der meisten Gesteine. In Reinform ist Silizium ein elektrischer Halbleiter. Verwendung findet es auch in der Computerindustrie, in der Medizin und im Uhren- und Schmuckbereich.
Silizium (auch Silicium) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Si und der Ordnungszahl 14. Der Name stammt vom lateinischen Ausdruck Silicia (Kieselerde). Die englische Übersetzung lautet Silicon. Reines Silizium besitzt eine grau-schwarze Farbe und weist einen metallischen Glanz auf. In der Natur tritt Silizium ausschliesslich als Oxid auf, entweder in Form von Siliziumdioxid oder silikatischer Mineralien. Sand und Quarz sowie viele Schmucksteine bestehen vorwiegend aus Siliziumdioxid. Dazu gehören der Bergkristall, der Amethyst, Rosen- und Rauchquarz, Achat, Jaspis oder Opal. Silikathaltige Mineralien sind beispielsweise Ton, Schiefer, Feldspat oder Sandstein. Siliziumhaltige Verbindungen, vor allem Gesteine, spielen in der Menschheitsgeschichte als Baumaterial eine wichtige Rolle. Bekannte Beispiele für frühe Bauwerke aus Stein sind Stonehenge oder die ägyptischen Pyramiden.
Reines Silizium für die Mikroelektronik
Elementares Silizium findet in unterschiedlichen Reinheitsgraden Verwendung in der Metallurgie, der Photovoltaik und in der Mikroelektronik. Es wird als Legierungsbestandteil für Weissblech und Stahl sowie als Ausgangsstoff für die Silanherstellung, die schliesslich im Wesentlichen zur Herstellung von Silikon gebraucht wird, verwendet. Für photovoltaische Anwendungen wird Rohsilizium (98 – 99 % Reinheit) zu Solarsilizium (99,99 % Reinheit) gereinigt. Dazu wird es im Siemens-Verfahren in gasförmigen Chlorwasserstoff bei 1100 Grad in einem Wirbelschichtreaktor zu Trichlorsilan umgesetzt. Um hochreines, monokristallines Halbleitersilizium für die Mikroelektronik zu erhalten, folgt eine weitere Schmelze. Hochreines, kristallines Silizium ist das Grundmaterial für die Mikroelektronik. Es wird in allen gängigen Computer-Chips, Speicher oder Transistoren verwendet.
Zunehmende Verwendung in der Uhrenindustrie
Auch in der Uhrenindustrie findet Silizium immer mehr Verwendung. Dort wird das gleiche Silizium wie in der Chipindustrie verwendet. Dieses wird allerdings noch mit einer Oxidschicht überzogen, um die Bauteile unempfindlich gegen Temperaturschwankungen zu machen. Vor allem wird die Entwicklung von Spiralen und Hemmungsteilen aus Silizium vorangetrieben. Die Vorteile bei der Verwendung von Siliziumkomponenten in Uhren betreffen die Reibung, die Wartung und die Präzision in der Fertigung. Mit der Silizium-Technik verändert sich auch die Arbeitswelt. Stanzen, Fräsen und Schleifen fallen weg, die Siliziumteile werden in einem photolithographischen Ätzverfahren hergestellt. Die erste Uhr mit Hemmungsrädern aus Silizium präsentierte Ulysse Nardin bereits im Jahr 2001.