Zinc selenide

Material
ZnSe

Zinc selenide (ZnSe) ist ein weit verbreitetes Material für optische Komponenten im IR-Bereich. Im Gegensatz zu anderen Materialien wie Ge oder Si, ist Zinkeselenid auch im sichtbaren Bereich transparent. Es besitzt eine Transmission von etwa 70 % im Wellenlängenbereich zwischen 0,6 µm und 20 µm. Das Material ist leicht zu bearbeiten, chemisch inert und hat eine hohe Beständigkeit gegenüber thermischen Schock und Umwelteinflüssen.

ZnSe ist kein natürlich vorkommendes Material und wird mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD-chemical vapour deposition) gezüchtet.

Im Vergleich zu Zinksulfid (ZnS) ist Zinkselenid weicher und kratzanfälliger. Jedoch hat ZnSe bei einer Wellenlänge von 10,6 µm eine bessere Absorptions- sowie Brechungsindexhomogenität und wird daher in 10,6 µm-Hochleistungslasern eingesetzt. Des Weiteren wird das Material im breiten IR-Bereich für Nachtsichtgeräte sowie Linsen, Fenster uns Prismen verwendet.

 

Die Bearbeitung von ZnSe muss mit besonderer Vorsicht erfolgen, da Dämpfe, die beim Mahlen und Schleifen des Materials entstehen, giftig sind.

Properties
Optical properties
Transmission range in µm (minimum 10%)
0,48‐20
Transmission range in µm (minimum 50%)
0,5‐20
Refractive index @633nm
2,591

(2,403 @10,6µm)

Reflection losses in % at 1 surface
17,05 @10µm
Reflection losses, % for two surfaces
29,1 @10,6µm
dN/dT in 1/K
61 · 10-6 @10,6µm @298K
Physical properties
Density in g/cm3
5,27
Melting point in °C
subl. >500°C
Specific heat capacity in J/(kg · K)
339
Thermal conductivity in W/(m · K)
18
Thermal expansion in 1/K
7,1 · 10-6 @271K
Dielectric constant
9,12
Solubility in water in g/100g
insoluble
Mohs hardness
4
Knoop hardness in kg/mm²
110
Material type
polycrystalline, synthetic
Crystal type
cubic, zincblende structure
Crystal structure
F43m
Lattice constant in Å
a = 5,67
Elastic coefficient in GPa
C11 = 86,4

C12 = 51,5

C44 = 40,2

Young's Modulus (E) in Gpa
70,3
Shear Modulus (G) in GPa
28,9
Bulk Modulus (K) in GPa
63,1
Rupture Modulus in MPa
55
Apparent elastic limit in MPa
55,1
Poisson's ratio
0,3
Spectral properties
sample thickness: 2 mm
Optical Properties
Transmission range in µm @10% min. 0.48 - 20
Transmission range in µm @50% min. 0.5 - 20
Refractive index @ 633nm 2.5906
(2.4028 @10.6µm)
Reflection losses in % at 1 surface 17.05 @ 10µm
Reflection losses in % at 2 surfaces 29.1 @ 10.6µm
dn/dT in 1/K 61 · 10-6
Physical Properties
Density in g/cm³ 5.27
Melting point in °C Subl. @ >500
Specific heat capacity in J/(kg · K) 339
Thermal Conductivity in W/(m · K) 18
Thermal Expansion in 1/K 7.1 · 10-6 @ 271K
Dielectric constant 9.12
Solubility in water in g/100g unsoluble
Mohs hardness 4
Knoop hardness in kg/mm² 110
Material type Polycrystalline, synthetic
Crystal type cubic
Crystal structure F43m
Lattice constant in Å a = 5.67
Elastic coeficients in GPa C11 = 86.4
C12 = 51.5
C44 = 40.2
Young's Modulus (E) in GPa 70.3
Shear Modulus (G) in GPa 28.9
Bulk Modulus (K) in GPa 63.1
Rupture Modulus in MPa 55
Apparent elastic limit in MPa 55.1
Poisson ratio 0.3
Spectral Properties