單晶硅作為半導(dǎo)體行業(yè)最重要的基礎(chǔ)材料之一，其原子排列呈現(xiàn)完整有序的晶體結(jié)構(gòu)（晶格常數(shù)0.543nm），這種獨(dú)特的分子排列方式使其具有卓越的電學(xué)特性。與多晶硅相比，單晶硅的載流子遷移率（電子1500cm2/V·s）顯著提高，特別適合制造高性能集成電路和太陽(yáng)能電池。

生產(chǎn)單晶硅主要采用直拉法（CZ法）或區(qū)熔法（FZ法），其中CZ法可生長(zhǎng)直徑達(dá)300mm的晶棒，通過(guò)精確控制溫度梯度（1420℃左右）和旋轉(zhuǎn)速度（10-30rpm）來(lái)保證晶體質(zhì)量。需要重點(diǎn)關(guān)注晶體的氧含量（101? atoms/cm3）和碳濃度，這些微量雜質(zhì)會(huì)顯著影響最終產(chǎn)品的電阻率（0.001-100Ω·cm）。

在光伏領(lǐng)域，單晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率（24%左右）明顯優(yōu)于其他類型，這主要得益于其完美的晶體結(jié)構(gòu)減少了載流子復(fù)合。隨著PERC（鈍化發(fā)射極背面接觸）等新技術(shù)的應(yīng)用，單晶硅組件功率已突破600W，特別是N型單晶硅電池的效率潛力更為突出。

半導(dǎo)體級(jí)單晶硅對(duì)純度要求極高（11個(gè)9以上），任何微缺陷都會(huì)影響芯片良率?，F(xiàn)代晶圓廠使用X射線衍射儀（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）來(lái)檢測(cè)晶格缺陷，確保滿足45nm乃至更先進(jìn)制程的嚴(yán)苛要求。隨著300mm晶圓成為主流，晶體生長(zhǎng)的控制精度要求已達(dá)原子級(jí)別。