Silizium (Si) ist ein vierwertiges Halbmetall und bildet die Grundlage zahlreicher technologisch relevanter Werkstoffe und Bauteile. In der Werkstofftechnik ist es sowohl als eigenständiger Halbleiterwerkstoff als auch als Legierungselement von zentraler Bedeutung.

Als kristallines Silizium liegt es typischerweise in Diamantstruktur vor. Monokristallines und polykristallines Silizium sind Schlüsselmaterialien der Mikroelektronik und Photovoltaik, da seine Bandlücke (~1,12 eV bei 300 K) und die hohe Reinheit, in der es hergestellt werden kann, eine präzise Einstellung elektrischer Eigenschaften durch Dotierung erlauben.

Amorphes Silizium unterscheidet sich durch seine fehlende Fernordnung. Es zeigt modifizierte elektronische Zustände (Bandtail- und Defektzustände) und wird daher vor allem in dünnschichtigen photovoltaischen Zellen und als Passivierungsschicht eingesetzt. Der Übergang zwischen amorpher und kristalliner Phase ist thermisch und prozessabhängig steuerbar und beeinflusst mechanische Spannungen, Diffusionseigenschaften und elektrische Performance.

In metallischen Systemen, insbesondere in Aluminium- und Gusseisenlegierungen, tritt Silizium als eutektisches Silizium auf. Morphologie, Größe und Verteilung der eutektischen Si-Phase bestimmen mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Duktilität und Verschleißverhalten maßgeblich. Der Begriff effektives Silizium adressiert in diesem Kontext meist den wirksamen Anteil der Siliziumphase hinsichtlich bestimmter Funktionsgrößen (z. B. Wärmeleitfähigkeit, Härte oder elektrischer Leitfähigkeit).

Werkstofftechnisch ist Silizium somit ein multifunktionales Element: Es koppelt kristalline/amorphe Struktur, Phasenzustand, Dotierung und Mikrostruktur direkt an elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften und ist daher ein paradigmatisches Beispiel für struktur‑eigenschafts‑Beziehungen.