Silizium
Material
Si
Silizium (Si) ist ein natürlich vorkommendes chemisches Element, das in verschiedenen Bereichen verwendet wird. Es wird als Halbleiter in großem Umfang in der Elektrotechnik eingesetzt und findet sich in den meisten Photovoltaikanlagen.
In der Optik wird Silizium zur Herstellung von Linsen, Scannerfenstern und Prismen für den IR-Bereich verwendet. Es besitzt eine hohe Transmission im Bereich zwischen 3 µm und 5 µm. Auch als Spiegelmaterial für CO2-Laser wird Silizium mit einer Beschichtung genutzt. Durch die geringe Dichte des Materials sind Optikkomponenten aus Silizium besonders gut geeignet in Anwendungen, in denen Gewicht gespart werden muss.
Eigenschaften
Optische Eigenschaften | |
|---|---|
Transmissionsbereich in µm (Minimum 10%) | 1,1‐16 |
Transmissionsbereich in µm (Minimum 50%) | 1,2‐6,7 |
Brechungsindex @633nm | 3,353 (3,422 @5µm) |
Reflexionsverluste in % an 1 Oberfläche | 30,1 @3µm
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Reflexionsverluste in % an 2 Oberflächen | 46,2 @5µm
|
dN/dT in 1/K | 160 · 10-6
|
Physikalische Eigenschaften | |
|---|---|
Dichte in g/cm3 | 2,329 |
Schmelzpunkt in °C | 1412 |
Spezifische Wärmekapazität in J/(kg · K) | 731
|
Thermische Leitfähigkeit in W/(m · K) | 163
|
Thermische Ausdehnung in 1/K | 2,62 · 10-6 @300K
|
Dielektische Konstante | 13
|
Wasserlöslichkeit in g/100g | unlöslich |
Mohs-Härte | 6,5 |
Knoop-Härte in kg/mm² | 1150
|
Materialtyp | Einkristall, synthetisch
|
Kristalltyp | kubisch, flächenzentriert, Diamantstruktur |
Kristallstruktur | Fm3m
|
Gitterkonstante in Å | a = 5,43
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Elastizitätskonstanten in GPa | C11 = 11 C12 = 65 C44 = 80 |
Elastizitätsmodul (E) in GPa | 131
|
Schubmodul (G) in GPa | 79,9 |
Kompressionsmodul (K) in GPa | 102 |
Biegefestigkeit in MPa | 130
|
Dehnungsgrenze in MPa | 124,1 |
Poissonzahl | 0,221 |
Spektrale Eigenschaften |
|---|
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Probendicke: 2 mm |
| Optical Properties | |
|---|---|
| Transmission range in µm @10% min. | 1.1 - 16 |
| Transmission range in µm @50% min. | 1.2 - 6.7 |
| Refractive index @633nm | 3.35268 (3.4223 @5µm) |
| Reflection losses in % at 1 surface | 30.11 @3µm |
| Reflection losses in % at 2 surfaces | 46.2 @5µm |
| dn/dT in 1/K | 160 · 10-6 |
| Physical Properties | |
|---|---|
| Density in g/cm³ | 2.3291 |
| Melting point in °C | 1412 |
| Specific heat capacity in J/(kg · K) | 731 |
| Thermal Conductivity in W/(m · K) | 163 |
| Thermal Expansion in 1/K | 2.62 · 10-6 @300K |
| Dielectric constant | 13 |
| Solubility in water in g/100g | unsoluble |
| Mohs hardness | 6.5 |
| Knoop hardness in kg/mm² | 1150 |
| Material type | Single crystal, synthetic |
| Crystal type | cubic face-centered, diamond structure |
| Crystal structure | Fd3m |
| Lattice constant in Å | a = 5.43 |
| Elastic coeficients in GPa | C11 = 11 C12 = 65 C44 = 80 |
| Young's Modulus (E) in GPa | 131 |
| Shear Modulus (G) in GPa | 79.9 |
| Bulk Modulus (K) in GPa | 102 |
| Rupture Modulus in MPa | 130 |
| Apparent elastic limit in MPa | 124.1 |
| Poisson ratio | 0.221 |
| Spectral Properties | |
|---|---|
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