Материал Si (кремний)
Кремний используется прежде всего для изготовления плоскопараллельных пластин в оптическом диапазоне от 3 до 5 мкм, линз, а также в качестве подложки для производства зеркал.
Кроме того, кремний часто используется для изготовления лазерных зеркал из-за его высокой теплопроводности и низкой плотности,
а также полезен в диапазоне 20 мкм, поскольку является прозрачным в этой области спектра.
Большие блоки материала с полированными торцами используют в качестве мишеней в нейтронной физике.
Кремний выращивается методом Чохральского и содержит некоторое количество кислорода, который вызывает
полосу поглощения в диапазоне 9 мкм. Для избежания этого, материал может быть изготовлен методом зонной плавки.
В общем случае оптический кремний является слабо легированным материалом (удельное сопротивление 5 - 40 Ом·см),
что обеспечивает лучшую прозрачность в диапазоне выше 10 мкм.
Высокоомный кремний имеет длинноволновую полосу пропускания в диапазоне 30 - 100 мкм.
Свойства материала
|
ПАРАМЕТР |
|
ЗНАЧЕНИЕ |
|
|
|
|
|
|
| ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
|
| |
Диапазон пропускания |
|
1.2 - 15 мкм |
|
| |
Показатель преломления, n |
|
1.4223 (l = 5 мкм) |
|
| |
Потери на отражение |
|
46.2% (l = 5 мкм, 2 поверхности) |
|
| |
dn/dT |
|
160 x 10-6/K |
|
| |
dn/dµ = 0 |
|
10.4 мкм |
|
| |
Коэффициент поглощения |
|
1 х10-3 см-1, l = 3 мкм-6 |
|
| |
|
|
|
|
| ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
|
| |
Плотность |
|
2.33 г/см3 |
|
| |
Температура плавления |
|
1420° C |
|
| |
Коэффициент теплопроводности |
|
162.3 Вт/(м K) при 273 К |
|
| |
Коэффициент термического расширения |
|
4.15 x 10-6/К |
|
| |
Твердость по Кнупу |
|
1150 |
|
| |
Удельная теплоемкость |
|
703 Дж/(кг K) |
|
| |
Диэлектрическая постоянная (f=10 ГГц) |
|
13 |
|
| |
Модуль Юнга, E |
|
131 ГПа |
|
| |
Модуль сдвига, G |
|
79.9 ГПа |
|
| |
Модуль объемной деформации, K |
|
102 ГПа |
|
| |
Упругие коэффициенты |
|
C11=167 МПа, C12=65
МПа,
C44=80 МПа |
|
| |
Коэффициент Пуассона |
|
0.266 |
|
| ХИМИЧЕСКИЕ |
|
| |
Растворимость |
|
В воде не растворим |
|
| |
Молекулярный вес |
|
28.09 |
|
| |
Класс |
|
Кубический, структура алмаза. |
|
Показатель преломления
| |
Длина волны, мкм |
1.40 |
1.50 |
1.66 |
1.82 |
2.05 |
2.50 |
3.50-5.00 |
6.00-25.00 |
|
| |
Показатель преломления |
3.49 |
3.48 |
3.47 |
3.46 |
3.45 |
3.44 |
3.43 |
3.42 |
|
|