Кремний (Si)
Кремний (Si): свойства, применение и способы получения
Кремний (Si) — это монокристаллический материал с уникальными характеристиками, который применяется в инфракрасной оптике, электронике и лазерных технологиях. Его востребованность объясняется широким спектром полезных свойств: высокой теплопроводностью, прозрачностью в ИК-диапазоне и стабильностью параметров.
Производство кремния: методы CZ и FZ
Как получают кремний для оптических изделий и полупроводников? Существует несколько технологий, каждая из которых влияет на конечные свойства материала. Выбор метода зависит от задач, предъявляемых к чистоте, структуре и прозрачности.
Метод Чохральского (CZ)
Это один из самых распространенных способов получения монокристаллического кремния. Основан на вытягивании кристалла из расплава на затравочный кристалл. Метод CZ позволяет контролировать форму и диаметр заготовки. Однако в процессе роста в кристалле остаются атомы кислорода из кварцевого тигля, что может создавать узкие полосы поглощения в инфракрасном диапазоне.
Преимущества CZ-кремния:
- доступность по стоимости;
- стабильная структура;
- подходит для стандартных ИК-приложений (диапазон 1,2–6 мкм).
Основные свойства Si
- Прозрачность: 1,2–8 мкм.
- Показатель преломления: около 3,42 (на длине волны 10 мкм).
- Высокая теплопроводность.
- Хрупкость и чувствительность к термическим нагрузкам.
- Диапазон прозрачности: 1,2–8 мкм.
Оптические свойства кремния:
| Диапазон пропускания | 1,2 - 15 мкм |
| Показатель преломления, n | 3,4223 (Lambda= 5 мкм) |
| Потери на отражение | 51% (Lambda= 5 мкм, 2 поверхности) |
| dn/dT | 160 x 10-6/K |
| dn/dµ = 0 | 10,4 мкм |
| Коэффициент поглощения | 1 х10-3 см-1, Lambda = 3 мкм |
Химические свойства:
| Химическая формула | Si |
| Растворимость | в воде не растворим |
| Молекулярный вес | 28,09 |
| Класс |
кубический, по структуре аналогичен алмазу |
Физические свойства:
| Плотность | 2,33 г/см3 |
| Температура плавления | 1420°C |
| Коэффициент термического расширения | 4,15 x 10-6/К |
| Коэффициент теплопроводности | 162,3 Вт/(м K) при 273 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 |
Метод зонной плавки (FZ)
FZ-кремний — это кристалл, выращенный без контакта с тиглем, с использованием высокочастотной индукции. Это позволяет получить материал с исключительно низким уровнем примесей. Такой кремний отличается высокой чистотой, что делает его идеальным для чувствительных оптических систем и детекторов в диапазоне до 15 мкм.
Преимущества FZ-кремния:
- минимальное содержание кислорода и углерода;
- высокая прозрачность на больших длинах волн;
- идеально подходит для спектроскопии и тепловизионных систем.
Области применения кремния (Si):
Si кремний используется в самых разных сферах, где важна точность, прозрачность и стабильность:
- линзы для тепловизоров и ИК-камер;
- защитные окна в лазерных системах;
- фильтры в спектральной и аналитической аппаратуре;
- опорные элементы в прецизионной оптике;
- полупроводниковые структуры и фотоэлементы.
Компания ЗАО «Ростокс-Н» занимается производство кремния по индивидуальным параметрам — размеры, форма, способ выращивания, маркировка. Вся продукция проходит тщательный контроль качества. Работаем как с государственными организациями, так и с частными компаниями.
Мы находимся в Москве, отправляем заказы по всей России и странам СНГ. Позвоните нам: +7 (496) 527 35 91, +7 (496) 527 35 95, +7 (496) 527 35 96.
News
Portfolio
