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红外光学原料 - 硅
硅产生于卓科拉尔斯基拉单晶技术（CZ）并且包含一些形成9纳米吸收带的物质。为了避免这种情况，材料可以通过浮动区域精炼法提纯。光学硅通常含有轻微的杂质（5-40 ohm cm）以获得超过10微米的传输，所选用的杂质一般是硼(p-type)或者磷(n-type)。经过掺杂处理后的硅可以得到更宽泛的传输范围：30-100微米。
CZ 硅通常用于红外反射镜的感光底层材料或者1.5-8微米范围内的窗口镜。由于在9微米处存在强大的吸收带，因此不适合Co2激光的传输应用，但由于其高热传导率和低密度的特性，所以被频繁的用作激光镜。作为窗口镜的应用，镜头在1.5-8µm范围内；作为激光镜则一般用作Co2激光或者分光计。
硅的光学等级
- CZ, P type 掺杂硼, <111> or <100>, 电阻系数 5-40 ohm cm
- FZ, N type 掺杂磷, <111>, 电阻系数 > 50, 更适合 > 500 ohm cm,在9微米处不存在吸收现象。
| 光学性能 | |||
|---|---|---|---|
| 传输范围 | 1.2~8µm | ||
| 在5µm的两个表面之间的反射损失 | 46.2% | ||
| 反射率 | See below | ||
| 波长 (µm) | 折射率 (n) | 波长 (µm) | 折射率(n) |
1.357 |
/ |
5.500 |
3.4213 |
1.3951 |
3.4975 |
6.000 |
3.4202 |
1.6606 |
3.4929 |
6.500 |
3.4195 |
1.8131 |
3.4608 |
7.000 |
3.4189 |
2.1526 |
3.4476 |
7.500 |
3.4186 |
2.3254 |
3.443 |
8.000 |
3.4184 |
3.000 |
3.432 |
8.500 |
3.4182 |
3.500 |
3.4284 |
10.00 |
3.4179 |
4.000 |
3.4257 |
10.50 |
3.4178 |
4.500 |
3.4236 |
11.04 |
3.4176 |
5.000 |
3.4223 |
||
| 物理特性 | |
|---|---|
| 密度 | 2.33g/cm3 |
| 硬度, Mohs | 7 |
| 介电常数 for 9.37 x 109Hz | 13 |
| 熔点, °C | 1414 |
| 导热性, W/m·K at 313 K | 163 |
| 热膨胀, 1/K at 293 K | 2.6x10-6 |
| 比热, J(kg·°C) | 712.8 |
| 能带系, eV | 1.1 |
| 努氏硬度, kg/mm2 | 1100 |
| 杨氏系数, Gpa | 130.91 |
| 剪切弹性系数, Gpa | 79.92 |
| 体积模量, Gpa | 101.97 |
| 德拜温度, K | 640 |
| 柏松比 | 0.28 |
| 化学特性 | |
| 可溶性 | None |
| 分子量 | 28.09 |
