波长公司现代理国外高品质硅,如有需要,请与我们联系洽谈。
硅,通常应用于中红外(MIR)波段—3-5um。但事实上,这种材料可用于更加广泛的工作波长范围, 从1.2um到1000um 甚至更高。
为了提高在工作波长范围内的透过率,我们生产出了三个等级的光学材料:光学卓克拉尔斯基硅(OCz-Si),浮区硅(FZ-Si),高电阻率浮区硅(HRFZ-Si)。对于硅种类的选择,取决于波长范围、元件厚度和具体应用。我们应用适当结构的晶体(生产技术,导体类型,电阻),以保证得到最佳的透过率。正确选择材料的主要原则如下。还须注意,透过率不依赖于晶体轴向而改变。
在图1中,透射光谱在近红外和中红外范围内,你可以看到,在3-5um范围,所有规格的硅和电阻之间,透过率没有什么区别。同时,所有规格的硅的晶体吸收峰值在6.5-25um范围内被所规定的晶格吸收。OCz-Si具有5.8-9.1um的额外高峰,在19.4um处被氧气诱导并震动吸收。由于氧浓度稀薄(OCz-Si, 10E16 cm-3---10E18 cm -3),FZ-Si在氧气峰值处可以避免被吸收,可以应用于更多关键应用领域。

图1, 硅在1-25um特定范围的透过率,箭头指向氧气吸收峰值,示例厚度为5mm
晶格吸收,以及氧吸收,取决于光在元件里的辐射(大体上在于元件的厚度),不依赖于电阻率。因此,在6-25um范围内,厚度是一个非常关键的参数。在图2中,展示的是不同厚度的展透过率。可以看到在3-5um范围内,通常用于高温测定法和热摄影术,(甚至6.5um),透过率依赖于厚度的程度不是很大。更长的波长吸收厚度变得比较重要,而且透过率很大程度上受厚度影响。5mm厚的OCz-Si样品在8-10um的平均透过率低于32%(FZ-Si, 大约38%),10-14um波段,透过率将只有18%(OCz-Si 与 FZ-Si结果相同)。
然而,薄的厚度或大约1mm的硅窗口片也可以应用于7-14um“空气窗口片”。在这个范围内,厚度0.5mm的OCz-Si窗口片平均透过率可以超过51%,由于避过氧吸收线,FZ-Si可以得到更高一点的透过率(51.9%)。

图2. 在各种厚度下OCZ-Si和FZ-Si的传输率。
在图3中,向您展示的是远红外谱区的透过率。 我们注意到,在开始的21um处,具有相同电阻性和导电性的FZ-Si和OCz-Si的透过率并没有多大区别,对于这一类(50um或更高)的应用,我们提供的HRFZ-Si在1000um处也可保持50-54%的透过率。(可以根据客户需求,在更长的波长要求下定制)。具有电阻性30kOhm x cm的材料可用。

图3,在16-1000um的透过率,样品厚度- 5mm
应用于光学产品的晶体最大尺寸如下所示:
- OCz-Si – 150 mm (客户可要求至 220mm)
- Fz-Si - 100 mm (客户可要求至125 mm);
- HRFZ-Si - 100 mm (客户可要求至125 mm)
物理特性
密度, g/cm3 |
2.329 |
熔点, °C |
1412 |
分子重量 |
28.09 |
表面张力, liquid at mp, mN/m |
736 |
25 C热线性膨胀 |
2.55 x 10-6 |
27 C导热率, W/(m x °C) |
159 |
特殊热容量 (固体), J/(kg x °C) |
712 |
25°C导热系数折射率 |
1.50 x 10-4 |
内在电阻率, kOhm x cm |
240 |
1 Ohm x cm (n-type) = 1015/cm3 |
2.93 |
1 Ohm x cm (p-type) ?= 1015/cm3 |
7.33 |
内在电子漂移移动性, cm2/(V x s) |
1500 |
内在电子数目/ cm-3 |
1.22 x 1010 |
内在孔漂移的流动性 / cm2/(V x s) |
600 |
最小带隙, eV |
300 K |
1.14 |
0 K |
1.17 |
断裂模数, MPa |
125 |
莫氏硬度 |
7 |
杨氏模量 (E), Pa |
1.89 x 1010 |
剪切模量 (G), Pa |
7.99 x 1010 |
泊松比 |
0.266 |
水溶性 |
不可溶 |
硅在各种波长下的折射率
l, mm |
n |
l, mm |
n |
l, mm |
n |
1.40 |
3.4900 |
4.50 |
3.4270 |
7.00 |
3.4227 |
1.50 |
3.4841 |
5.00 |
3.4256 |
7.14 |
3.4226 |
1.66 |
3.4700 |
5.28 |
3.4250 |
7.30 |
3.4225 |
1.82 |
3.4600 |
5.50 |
3.4246 |
7.50 |
3.4224 |
2.00 |
3.4561 |
5.70 |
3.4243 |
7.72 |
3.4222 |
2.50 |
3.4431 |
5.83 |
3.4241 |
8.00 |
3.4220 |
3.00 |
3.4360 |
5.92 |
3.4239 |
8.16 |
3.4220 |
3.30 |
3.4326 |
6.00 |
3.4238 |
8.50 |
3.4218 |
3.50 |
3.4317 |
6.50 |
3.4232 |
9.00 |
3.4216 |
4.00 |
3.4289 |
6.92 |
3.4228 |
9.09 |
3.4215 |
参考公式 ,ε0 = 11.67,静态介电常数,波长无限远处,硅折射率参数接近3.416(在我们的示例中1000um或更远) 。 |