2-7　什么是纯度？

物质是没有绝对纯的，物质中或多或少都含有一定数量的杂质。纯度是指一种物质的单一程度，也就是，它本身在总量（本身+杂质）中的比例。对于电子材料来说，纯度是至关重要的，纯度达不到标准就是废品。多晶硅的原料就是硅（工业硅），经过非常复杂的生产过程，消耗大量的能源和人工，最后获得的产品（多晶硅）还是硅。其整个生产过程就是提纯的过程。由此可见，纯度对于多晶硅来说有多么重要。

关于材料纯度的概念可能起源于对黄金纯度的要求。因为在古代，黄金就是财富，就是货币，因此提出了“成色”的概念，而“成色”变成现代的语言就是纯度。人们知道，世上的事物没有绝对的，对于材料来说也是如此，古代时，人们把最纯的黄金称为“足赤”。“金无足赤”这句俗话表明一个深奥的哲学思想，那就是，世上的事物没有绝对的，对于材料来说也是如此，不管一个材料有多么纯，它也有杂质，可以肯定不是百分之百纯，而只能使之有某种的纯度。大家都熟悉的阿基米德给皇帝王冠在水中按密度称重的故事，以及后来比较通用的，在试金石上用黄金划痕来辨认黄金真伪的方法，这些都是古代对黄金纯度的测定方法，是非常原始的，仅限于用来测定黄金的纯度，而且也只能得出相对值，而无法定量。

到了17世纪，化学分析的方法开始发展，纯度的概念才开始走向定量化。在电力工业没有发展以前，金属的应用主要着眼于它的力学性能与腐蚀性能方面。人们研究了有关杂质对钢铁性能影响。在此基础上，在炼钢过程中设法降低铁中的碳含量，尽量排除其中的硫、磷等有害杂质，同时还添加一些有用的杂质。

19世纪末期，电力工业的发展对材料的导电性能提出了更紧迫要求。当时，使用最多的导体材料是铜。经研究发现，铜的电导率与其纯度有直接关系，随着铜纯度的提高，其电导率也相应提高。一般要求铜的纯度要在99.9％～99.95％以上才能满足导线的要求。而且发现，在同样含量下，由于杂质的种类不同，它们对铜的电导率的影响也不同，有时却相差甚远。例如，微量的镉、锌含量对电导率影响不大，而类似含量的磷、砷、硅、铁的影响却非常显著，含0.02％的铁就可以使铜的电导率降低10％，而同样含量的锌则降低不到2％。所以纯度在这里已不是杂质的总含量，而是要按杂质的种类规定其含量的要求。在第二次世界大战前，金属的冶金过程都包括去掉所含杂质的所谓“精炼”过程，使成品金属的纯度能够达到99％～99.95％。

在第二次世界大战中，由于雷达发展的需要，对硅、锗的纯度提出新的要求。但当时所持的指导思想及解决纯度的途径也基于当时的纯度概念及提纯工艺和检测方法，例如，用于提纯锗的偏析法就是有色冶金常用的精炼金属的方法。在战争的末期爆炸了原子弹以及随之而来的核工业的发展对材料提出了更独特的要求，其中的一个技术指标就是纯度。用于慢性剂的石墨，其纯度要求达到99.999％，但同时对中子吸收截面大的杂质（如硼、镉等）则要求它们各自的含量要小于百万分之一。

上述的在第二次世界大战中，雷达和原子弹这两项技术把材料的纯度概念带上了一个新的台阶，出现了“高纯元素”这种概念与领域。在晶体管发明以后，对半导体的物性也有了越来越深的认识，从而认识了杂质在半导体中的作用，于是纯度就成为半导体材料的首要性能，同时也伴随出现了“电子级”纯度的说法。