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半导体红外光学材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-12热度:

我们房屋的窗户有两个重要功能:透光和透气,窗户上的玻璃就是用来透光的。这里讲的半导体红外光学材料,就是探测和发射红外光的仪器设备的透明窗口材料。
    
地球大气尽管对可见光和波长在300纳米以上的紫外线是透明的,但对红外光只在三个狭窄的波段内是透明的,我们称之为大气窗口。

这三个大气窗口分别是近红外(o.75。2.5微米)、中红外(3。5微米)和远红外(7.5。14微米)o室温附近的物体的红外辐射在远红外区(8—12微米)o要透射和探测这些波段的光线需要用到的材料统称为红外光学材料,用其制备的元器件如窗口、透镜和探测器等等统称为红外元件。

红外光学材料包括半导体红外材料和介电材料,其中,半导体红外材料是应用非常广泛的一类材料。常用的半导体红外光学材料有:
    
(1)硅:硅单晶适用于中红外区波段。在小功率应用方面,P型和N型硅单晶均可使用,而在大功率激光系统中,N型材料的性能优于P型材料。在低于240℃的情况下,温度对透过率的影响不大,但随着使用温度的升高,其透过率将逐步下降。
    
(2)锗:锗单晶是远红外区最常用的窗口和透镜材料。在这一波段区域内,锗单晶具有色差小、折射率高等优点,因此用锗单晶制造的热像系统的设计简单,元件制造成本低。在同样电阻率的情况下,N型锗单品的吸收系数比P型锗单晶的小。锗单晶的吸收系数随温度的升高而增大,在高温下可利用提高施主掺杂浓度的方法降低吸收系数。
    
(3)砷化镍:砷化铱单晶是一种重要的双波段红外透射材料,其透过波段为3。5微米中红外和8。12微米的远红外。在较高的温度(,70Y)下一般用砷化嫁替代c6用于制备激光器的窗口和透镜。砷化掠可制成半导
电性和高电阻两种材料,其中半导电性材料具有良好的抗电磁干扰能力。砷化稼单晶的吸收系数在25—400Y的温度范围内变化不大。
    
(4)磷化稼:磷化银也是一种双波段透射材料,透过波段为3。5微米中红外、8—12微米远红外。磷化掠单晶具有抗热冲击性能好、吸收系数小、较高温度下的光反射较小等优点,广泛应用于制备高速飞行器中的元件。但磷化稼材料有一个缺点,它在9微米处有较大吸收,使用时应避开此波段。

(5)金刚石:金刚石具有波段宽(从紫外到可见光一直到30微米的远红外波段)、透过率高、热学和力学性能好等优点,适用于在恶劣环境下工作,是目前综合性能最好的红外光学材料。金刚石分可为I d和H d两类。大多数天然金刚石属于I a类,在紫外波段有较强的吸收,透射波段为o.3。100微米。H g类金刚石纯度高,透射波段更宽。

半导体红外光学材料第1张图

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