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Monokristallines Silizium ist ein optisches Infrarotmaterial mit einem ausgezeichneten Preis-Leistungs-Verhältnis. Optisches Czochralski-Silizium (OCZ-Si) findet als Transmissionsmaterial breite Anwendung im mittleren Infrarotbereich (3–5 µm) und weist eine Infrarot-Transmission von über 50 % auf. Zonenschmelz-monokristallines Silizium kann in einem breiteren Spektralbereich (1–14 µm) eingesetzt werden, und hochreines Zonenschmelz-monokristallines Silizium (HPFZ-Si) eignet sich sogar für den Ferninfrarotbereich (über 30 µm).
Seine effektive Betriebswellenlänge liegt zwischen 1,2 und 7 μm, mit besonderer Stärke im mittleren Infrarotbereich von 3–5 μm. Innerhalb dieses Bereichs absorbiert es nahezu kein Licht und weist eine extrem hohe Transmission auf. Sein Brechungsindex erreicht etwa 3,4. Dies bedeutet, dass die Oberfläche einer Siliziumlinse bei gleicher Brennweite glatter gestaltet werden kann, was die Designkomplexität und Oberflächenformfehler reduziert. Mit einer Dichte von nur 2,33 g/cm³ ist es leichter als Saphir, besitzt eine hohe Härte, ist chemisch stabil und wasserunlöslich. Die hohe Wärmeleitfähigkeit trägt zur Wärmeableitung bei und reduziert den thermischen Linseneffekt in Hochleistungsanwendungen.
| Kristallographische | Wachstumsmethode | CZ ODER FZ |
|---|---|---|
| Reinheit | >99,9999 % | |
| Optische | Brechungsindex bei n3.0 | 3,436 |
| Brechungsindex bei n5,0 | 3,426 | |
| Thermischer Brechungsindexkoeffizient bei 25 °C | 1,50 x 10-4 | |
| Transmissionsbereich, Mikrometer | 1,2 - 10, 50 - 100 | |
| Thermische Längenausdehnung, ℃⁻¹ für 25 ℃ | 2,55 x 10-6 | |
| Thermal | Wärmeleitfähigkeit, W/(m * ℃) bei 27 ℃ | 159 |
| Spezifische Wärmekapazität, J/(kg * ℃) | 0,712 x 103 | |
| Schmelzpunkt, ℃ | 1412 | |
| Mechanisch | Dichte, g/cm3 bei 20 ℃ | 2,33 |
| Mohs-Härte | 7 | |
| Elastizitätsmodul (E), Pa | 1,89 x 1010 | |
| Schermodul (G), Pa | 7,99 x 1010 | |
| Poissonzahl | 0,266 | |
| Chemische | Molekulargewicht | 28.09 |
| Molekulargewicht | unlöslich |
| Wellenlänge, Mikrometer | Brechungsindex |
|---|---|
| 1,5 | 3,484 |
| 2 | 3,456 |
| 3 | 3,436 |
| 4 | 3,429 |
| 5 | 3,426 |
| 6 | 3,424 |
| 7 | 3.423 |
| 8 | 3.422 |
| 9 | 3.422 |
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