Demandes de “Matériaux de cristal”
Demandes de “Matériaux de cristal“
Cristal peut réaliser l'interaction et la conversion de l'électricité, magnétisme, lumière, son et force, etc.. C'est un matériau indispensable et important dans le développement de la science et de la technologie modernes. La nécessité du développement de la science et de la technologie a ainsi favorisé le développement des lentilles intraoculaires..
Notamment en raison du développement rapide de la microélectronique à semi-conducteurs, une grande variété de matériaux cristallins sont nécessaires, y compris les cristaux semi-conducteurs, cristaux laser, cristaux scintillants, cristaux optiques, cristaux super durs, cristaux isolants et cristaux piézoélectriques.
La frontière du développement de la science des matériaux est étroitement liée aux nouvelles technologies telles que l'espace, électronique, lasers, développement de nouvelles énergies, et la biomédecine. Les types et les applications de matériaux cristallins sont extrêmement larges. Ce qui suit présente brièvement certains matériaux cristallins courants et leur champ d'application..
Cristaux semi-conducteurs sont les principales matières premières de base pour l’industrie des semi-conducteurs. Du point de vue de l’étendue et de l’importance des applications, il occupe la première et la plus importante position dans les matériaux cristallins.
Les cristaux semi-conducteurs sont développés depuis les années 1950. La première génération de matériaux représentatifs des semi-conducteurs: germanium (Ge) monocristaux et silicium monocristaux (Et), qui sont constitués de diverses diodes, triodes, transistors à effet de champ, SCR et tube haute puissance, etc..
Le développement rapide des circuits intégrés, d'une douzaine de circuits unitaires seulement à des circuits intégrés à très grande échelle contenant des milliers de composants, a déclenché le développement rapide du domaine de la microélectronique avec des circuits intégrés. (CI) comme noyau, et grandement amélioré le travail des circuits intégrés. En même temps, le coût est réduit. Cela favorise à son tour la large application des circuits intégrés dans la recherche spatiale, armes nucléaires, missiles, radar, ordinateurs électroniques, matériel de communication militaire et usage civil.
Les matériaux semi-conducteurs de deuxième génération sont des semi-conducteurs composés à base d'arséniure de gallium. (AsGa), antimoniure d'indium (InSb), et phosphure d'indium (InP), qui sont principalement utilisés pour fabriquer des hautes fréquences, appareils électroniques à grande vitesse et haute puissance.
Il est largement utilisé dans les communications par satellite, communication mobile et communication optique. Les lasers à semi-conducteurs au GaAs et au phosphure d'indium sont devenus des dispositifs clés dans les systèmes de communication optiques, et les dispositifs à haut débit GaAs ont également ouvert de nouvelles industries pour les fibres optiques et les communications mobiles..
Les matières premières du GaAs, L'InP et d'autres matériaux composés sont rares et doivent être formés par synthèse. Le prix est relativement élevé, et ils sont plus nocifs pour l'environnement, ce qui les rend difficiles à utiliser à grande échelle et limités, et progressivement remplacé par des matériaux semi-conducteurs de troisième génération.
Les matériaux semi-conducteurs de troisième génération sont principalement des matériaux semi-conducteurs à large bande interdite représentés par le carbure de silicium. (SiC), nitrure de gallium (GaN), oxyde de zinc (ZnO), diamant, et nitrure d'aluminium (AIN).
Comparé aux matériaux semi-conducteurs de première et deuxième génération, les matériaux semi-conducteurs de troisième génération ont une large bande interdite, champ électrique à claquage élevé, haute conductivité thermique, taux de saturation électronique élevé et résistance aux radiations plus élevée.
Donc, il est plus approprié pour faire à haute température, haute fréquence, appareils résistants aux radiations et à haute puissance, et est souvent appelé matériau semi-conducteur à large bande interdite (largeur d'écart supérieure à 2,2 ev), également connu sous le nom de matériau semi-conducteur haute température.
En général, nitrure de gallium, le carbure de silicium et d'autres matériaux sont appelés semi-conducteurs à large bande interdite; nitrure de gallium, nitrure d'aluminium, le nitrure d'indium et leurs matériaux cristallins mixtes sont appelés semi-conducteurs au nitrure, ou nitrure de gallium, arséniure de gallium, Le phosphure d'indium est appelé semi-conducteur III-V.
02. Cristal optique
Les cristaux optiques sont des cristaux utilisés comme composants optiques, tels que les cristaux d'halogénure, le fluorure de lithium, fluorure de calcium, fluorure de magnésium, fluorure de baryum, ils ont de bonnes caractéristiques de transmission dans l'ultraviolet et l'infrarouge, ils peuvent donc être utilisés comme excimère ultraviolet. Fenêtres de sortie pour les lasers et certains lasers IR., lentilles, prismes, polariseurs, plaques d'ondes, etc..
Des oxydes tels que saphir Al2O3, vanadate d'yttrium YVO4, cristal, etc.. Il peut également être utilisé comme fenêtre de travail des lasers ci-dessus, isolateurs optiques, circulateurs, diviseurs de faisceau et polariseurs optiques.
Silicium monocristallin semi-conducteur, germanium, sélénium, arséniure de gallium et séléniure de zinc, le sulfure de zinc a de bonnes performances de transmission dans l'infrarouge lointain, et peut être utilisé comme laser au dioxyde de carbone (fenêtre de sortie, lentille, prisme, etc.)
03. Cristal laser
Le laser est un merveilleux “substance”, et c'est une autre grande découverte de l'humanité après l'énergie atomique, ordinateur et semi-conducteur. Tout le monde sait que la luminosité du laser est extrêmement élevée, qui peut atteindre 1 des milliards de fois la luminosité du soleil ou même plus;
Le laser est extrêmement pur et possède une excellente monochromaticité; le laser a une collimation inégalée (propagation en ligne droite); Des explosions d'énergie instantanées qui peuvent pénétrer et faire fondre même les objets les plus durs. Donc, le laser est largement utilisé dans la production, vie et recherche scientifique, et c'est une arme puissante pour que les gens explorent la nature.
Un appareil qui produit un laser s'appelle un laser. Parmi les différents lasers actuels, les lasers entièrement solides sont les plus prometteurs. Cristal laser, qui peut convertir l'énergie fournie par le monde extérieur via un résonateur optique en un matériau cristallin laser hautement parallèle et monochromatique cohérent dans l'espace et le temps. Matériel de support de base pour l'industrie.
Les matériaux cristallins laser courants comprennent le cristal de grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme Nd:YAG, Cristal de vanadate d'yttrium dopé au néodyme Nd:YVO4, Cristal de fluorure de lithium et d'yttrium dopé au néodyme Nd:YLF, verre saphir en titane, cristal de rubis, etc..
04. Cristal scintillant
Sous l'impact de particules à haute énergie, les cristaux capables de convertir l'énergie cinétique des particules de haute énergie en énergie lumineuse et d'émettre de la fluorescence sont appelés cristaux de scintillation. Les cristaux de scintillation peuvent être utilisés pour la détection des rayons X, rayons gamma, neutrons et autres particules à haute énergie.
La technologie de détection et d’imagerie centrée sur les cristaux de scintillation a été largement utilisée en médecine nucléaire, physique des hautes énergies, inspection de sécurité, contrôles non destructifs industriels, physique spatiale et prospection nucléaire.
Les matériaux cristallins de scintillation couramment utilisés sont cultivés par des méthodes artificielles., et il en existe de nombreuses sortes. Maintenant, les cristaux de scintillation les plus utilisés sont le BGO (abréviation de germanate de bismuth, le nom général de Bi2O3-GeO2 composés en série), CSI (iodure de césium), PbWO4 (tungstate de plomb) et ainsi de suite.
05. Cristal super dur
diamant, aussi connu sous le nom “diamant”, est un minéral naturel et la substance la plus dure connue dans la nature. Cristal élémentaire. Les diamants que l'on peut trouver et extraire dans la nature sont extrêmement rares. Généralement, diamants fins d'un poids total de 1 carat peut être obtenu dans chaque 4 mètres cubes de minerai riche. Clair comme de l'eau de roche, les diamants impeccables de grande taille sont encore plus rares.
Depuis les années 1950, les gens ont recherché et développé une variété de méthodes de diamant synthétique, comprenant principalement la haute température et la haute pression (HTP), dépôt chimique en phase vapeur (MCV), et détonation. Dans 1955, GE a utilisé pour la première fois la méthode à haute température et haute pression pour synthétiser des cristaux de diamant..
Dans les années 1980, le monde a déclenché une recrudescence de la recherche sur les diamants CVD, et développé diverses méthodes de préparation telles que la méthode du fil chaud (HFCVD), plasma micro-ondes (MPCVD) et CVD à jet de plasma à arc CC, qui a jeté les bases d'applications ultérieures.
La dureté élevée est l’une des nombreuses caractéristiques du diamant. Utilisant la dureté extrêmement élevée du diamant, il peut être préparé dans divers outils, qui jouent un rôle irremplaçable dans la transformation de la pierre, Métaux non-ferreux, et matériaux composites difficiles à usiner (tels que les matériaux composites en fibre de carbone). Pour obtenir une efficacité, haute précision, traitement respectueux de l'environnement.
Quand il s'agit de diamant, il peut être lié à un nouveau type de cristal de nitrure de bore cubique en matériau ultra-dur, nitrure de bore cubique-CBN, sa structure cristalline est similaire au diamant, sa dureté est légèrement inférieure à celle du diamant, mais sa stabilité thermique est bien supérieure à celle du diamant , a une plus grande stabilité chimique vis-à-vis des éléments métalliques à base de fer.
Les performances de meulage des abrasifs au nitrure de bore cubique sont très bonnes, non seulement il est compétent pour le traitement de matériaux difficiles à broyer, mais aussi améliorer la productivité, inertie chimique, et peut améliorer efficacement la qualité de meulage des pièces.
06. Matériau cristallin piézoélectrique
Lorsque le cristal est soumis à une force externe, le cristal se polarisera et formera une charge de surface, ce qu'on appelle l'effet piézoélectrique positif; inversement, lorsque le cristal est soumis à un champ électrique externe, le cristal va se déformer, ce qu'on appelle l'effet piézoélectrique inverse. Les cristaux à effet piézoélectrique sont appelés cristaux piézoélectriques, qui n'existent que dans les cristaux sans centre de symétrie.
Le premier cristal piézoélectrique découvert est le cristal (α-SiO2), qui présente les caractéristiques de stabilité de fréquence et constitue un matériau piézoélectrique idéal, qui peut être utilisé pour fabriquer des résonateurs, filtres, transducteurs, déflecteurs optiques, dispositifs à ondes acoustiques de surface et divers appareils thermiques, sensible aux gaz, appareils photosensibles et sensibles aux produits chimiques, etc.. Il est également largement utilisé dans la vie quotidienne des gens, comme les montres à quartz, horloges électroniques, téléviseurs couleur, radios stéréo et magnétophones.
Au cours des dernières années, de nombreux nouveaux cristaux piézoélectriques ont été développés, comme le niobate de lithium (LiNbO3) et niobate de potassium (KNbO3) à structure pérovskite. Utiliser l'effet piézoélectrique de ces cristaux, divers appareils peuvent être fabriqués, qui sont largement utilisés dans les industries militaires et civiles, comme les tensiomètres, claviers piézoélectriques, lignes à retard, oscillateurs, transducteurs ultrasoniques, transformateurs piézoélectriques, etc..
07. Cristal isolant
Un exemple typique de plaquettes isolantes est celui des plaquettes de mica.. Le mica est un terme général désignant les minéraux silicatés en couches. Il a les caractéristiques de l'isolation, transparence, résistance à la chaleur, résistance à la corrosion, pelage facile et élasticité. Il est largement utilisé dans les moteurs, appareils électriques, électronique, radios et appareils électroménagers.
Il joue un rôle important dans la construction économique et de défense nationale. Bien qu'il existe de nombreux types de mica naturel, le mica muscovite le plus utilisé dans l'industrie, suivi du mica phlogopite.
En raison des faibles réserves de mica naturel dans de nombreux pays, particulièrement de haute qualité, mica à grande échelle, qui ne peut pas répondre aux besoins de développement de l'industrie électronique, le mica synthétique est étudié depuis les années 1950.
Parce que le mica synthétique possède d'excellentes propriétés telles que la pureté, transparence, Quelles sont les utilisations du quartz, résistance à la corrosion et isolation électrique, des plaquettes simples en mica synthétique peuvent être utilisées dans:
① Racks isolants dans divers appareils à vide, comme les accélérateurs, chambres d'ionisation, magnétrons et tubes électroniques, etc.. ;
② Matériaux de fenêtre, tels que les fenêtres de sortie de tube à micro-ondes, fenêtres d'observation de four à haute température et fenêtres résistantes aux acides et aux alcalis;
③ Jauges de niveau d'eau de chaudière haute pression dans les centrales thermiques;
④ Condensateurs haute température, Squelette de thermomètre de surface en fil de platine, etc..
Ci-dessous la vidéo de coupe de cristal pour référence:
https://www.youtube.com/watch?v=VA3P7tIrT44
