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光学材料:Si(シリコン)

シリコン(Si)はチョコラルスキー(Czochralski)法(CZ法)で成長させますが、9μmで吸収帯を引き起こす何かを含んでいます。これを避けるために、フロート・ゾーン(FZ)プロセスによって作ります。
光学シリコンは、一般に10ミクロン以上の最良の透過を得るためにわずかな量(5-40オームcm)をドープします。一般に、ドーピングにはホウ素(p型)およびリン(n-タイプ)が使われます。ドーピングしたシリコンは、30-100μmのさらなる透過帯域を持ちます。この帯域は、非常に高い抵抗性の無補償材料にだけ有効です。
CZ法のシリコンは、1.5〜8μmの帯域で赤外リフレクターやウインドウ用の基板材質として一般に使用されます。 9μmの強い吸収帯があると、CO2レーザの透過用途には適さなくなります。しかし、高い熱伝導率と低密度であるため、頻繁にレーザミラーとして使用されます。
1.5〜8 μm帯でウインドウやレンズ、CO2レーザ用ミラー、分光計用として利用されます。


◆シリコン光学グレード

 ・CZ、ホウ素ドープのP形、<111> あるいは<100>(抵抗性5-40オームcm)
 ・FZ、燐ドープのN形、<111>、抵抗性>50、好ましい抵抗性>500オームcm、9μmでの吸収はありません。

シリコンの基本特性の基本特性

【光学特性】
  ・投下波長域 :1.2~8μm
  ・反射損, 5μm、両面:46.2%
  ・屈折率:以下参照
【屈折率】
波長(μm) 1.357 1.3951 1.6606 1.8131 2.1526 2.3254 3.000
屈折率 (n) / 3.4975 3.4929 3.4608 3.4476 3.443 3.432
波長(μm) 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500
屈折率 (n) 3.4284 3.4257 3.4236 3.4223 3.4213 3.4202 3.4195
波長(μm) 7.000 7.500 8.000 8.500 10.00 10.50 11.04
屈折率 (n) 3.4189 3.4186 3.4184 3.4182 3.4179 3.4178 3.4176

【物理的特性】

 ・密度:2.33g/cm3
 ・モース硬度 :7
 ・9.37×109Hzの誘電率 :13
 ・融点, °C:1414
 ・熱伝導率, W/m?K @ 313 K :163
 ・熱膨張, 1/K at 293 K :2.6x10-6
 ・比熱容量, J(kg?°C) :712.8
 ・バンドギャップ, eV :1.1
 ・ヌープ硬度, kg/mm2 :1100
 ・ヤング率, Gpa :130.91
 ・剛性率, Gpa :79.92
 ・体積弾性率, Gpa :101.97
 ・デバイ温度, K :640
 ・ポアソン比 :0.28

【化学的特性】

 ・水中の可溶性:None
 ・分子量:28.09