Кремний (Si)

Кремний — это материал с высокой прозрачностью в инфракрасном диапазоне и низким коэффициентом поглощения. Широко используется в полупроводниках и оптических системах.

설명
Specifications

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.