固體材料的結晶性質
在自然界中的固體材料要“整塊”形成結晶排列是極不容易的，因此上一小節所討論的原子排列都是在非常特殊的條件下才會存在(不然鉆石就不會那么稀有而珍貴了)，在一般的情況下不可能整塊材料形成結晶，而是以其他方式存在，固體材料真實的原子排列情形可以分成單晶(Single crystal)、多晶(Polycrystal)、非晶(Amorphous)三種。
單晶(Single crystal)
如果整塊固體材料都形成結晶，則稱為“單晶(Single crystal)”。
如＜圖1-13(a)＞所示，可以將圖中的正方格想像成原子，我們將立體的原子排列簡化成平面的正方格來表示，由圖中可以看出整塊固體中的每一個原子都排列得很整齊。
在科技產業的應用上，常常使用人工成長的矽晶圓(矽單晶)或砷化鎵晶圓(砷化鎵單晶)來制作產品，主要是因為單晶固體的原子排列得很整齊，因此電子在流過單晶固體時比較容易，即導電性較好，使得元件的運算速度較快，
此外，單晶固體的硬度高、品質好，具有所有固體材料的優點，唯一的缺點就是制作不易，價格極高。
在自然界中的固體材料要“整塊”形成結晶極為困難，因此碳在自然的情況下都是石墨而非鉆石，只有埋藏在很深的地底(高溫)，
并且受到地殼擠壓(高壓)的嚴苛條件下才會形成鉆石結構，要滿足這些條件的機率不高，
因此大自然的鉆石產量很少價格昂貴。如果要以人造的方式對碳固體施加高溫高壓，使碳原子排列成鉆石結構結晶，則可以生長出品質較差的鉆石，
這種技術首先由sl發明，故稱為“sulian鉆”，鉆石是目前地球上已知硬度較高的物質，因此工業上常利用人造鉆石來進行切割(例如：鉆石刀)或研磨(例如：鉆石砂紙)。
“鉆石刀”是在刀具的表面成長一層鉆石薄膜(制作方法將在后面詳細描述)，利用鉆石薄膜硬度高的優點可以輕易地切割其他材料；“鉆石砂紙”是將人工方式成長出來的鉆石粉末混合強力膠(環氧樹脂)涂布在紙張上，
可以用來研磨其他材料，使材料的表面光滑，這種加工技術稱為“研磨(Milling)”或“拋光(Polish)”，關于拋光的原理與應用將在第3章積體電路產業中詳細說明。
一般我們常聽到的“寶石(Stone)”或“水晶(Crystal)”指的就是單晶，由于不同原子排列而成的單晶會有不同的顏色，因此通常會以其顏色來命名，例如： “藍寶石(Sapphire)”為氧化鋁的單晶，“石英(Quartz)”為二氧化矽的單晶等，
