응용 “크리스탈 재료”
응용 “크리스탈 재료“
결정 전기의 상호 작용과 변환을 실현할 수 있습니다., 자기, 빛, 소리와 힘, 등. 현대 과학기술 발전에 없어서는 안될 중요한 소재입니다.. 따라서 과학 기술의 발달에 대한 필요성은 인공 수정체의 개발을 촉진시켰습니다..
특히 솔리드 스테이트 마이크로 일렉트로닉스의 급속한 발전으로 인해, 매우 다양한 크리스탈 재료 필요하다, 반도체 결정을 포함한, 레이저 크리스탈, 섬광 결정, 광학 결정, 초경 결정, 절연 결정 및 압전 결정.
재료과학 발전의 최전선은 우주 등 신기술과 밀접하게 연관되어 있다., 전자 제품, 레이저, 신에너지 개발, 및 생물의학. 종류와 용도 크리스탈 재료 엄청나게 넓다. 다음은 몇 가지 일반적인 크리스탈 재료와 그 적용 범위를 간략하게 소개합니다..
01. 반도체 결정
반도체 결정 반도체산업의 주요 기초원료입니다.. 적용 범위와 중요성의 관점에서, 결정질 물질에서 첫 번째이자 가장 중요한 위치를 차지합니다..
반도체 결정은 1950년대부터 개발됐다.. 1세대 반도체 대표 소재: 게르마늄 (게) 단결정과 실리콘 단결정 (그리고), 다양한 다이오드로 만들어진, 삼극관, 전계 효과 트랜지스터, SCR 및 고출력 튜브, 등.
수십 개의 단위 회로에서 수천 개의 부품을 포함하는 초대형 집적 회로에 이르기까지 집적 회로의 급속한 발전은 집적 회로를 이용한 마이크로 전자 분야의 급속한 발전을 촉발시켰습니다. (IC) 핵심으로, 집적 회로의 작업이 크게 향상되었습니다.. 동시에, 비용이 절감됩니다. 이는 결국 우주 연구에 집적 회로의 광범위한 적용을 촉진합니다., 핵무기, 미사일, 레이더, 전자 컴퓨터, 군용 통신 장비 및 민간용.
2세대 반도체 소재는 갈륨비소를 기반으로 한 화합물 반도체다. (GaAs), 인듐 안티몬화물 (InSb), 및 인듐 인화물 (인피), 주로 고주파수를 만드는 데 사용됩니다., 고속 및 고전력 전자 장치.
위성통신에 널리 사용된다., 이동통신과 광통신. GaAs 및 인듐 인화물 반도체 레이저는 광통신 시스템의 핵심 장치가 되었습니다., GaAs 고속 장치는 광섬유 및 이동 통신 분야에서도 새로운 산업을 열었습니다..
GaAs의 원료, InP 및 기타 복합 물질은 부족하여 합성을 통해 형성되어야 합니다.. 가격이 상대적으로 높네요, 그리고 그들은 환경에 더 해롭다, 널리 사용하기 어렵고 제한적입니다., 점차 3세대 반도체 소재로 대체.
3세대 반도체 소재는 탄화규소로 대표되는 와이드 밴드갭 반도체 소재가 주를 이룬다. (SiC), 질화갈륨 (GaN), 산화 아연 (ZnO), 다이아몬드, 질화알루미늄 (알엔).
1세대, 2세대 반도체 소재와 비교, 3세대 반도체 소재는 밴드갭이 넓다, 높은 항복 전기장, 높은 열전도율, 높은 전자 포화율과 높은 방사선 저항.
그러므로, 고온 제조에 더 적합합니다., 고주파, 내방사선성 및 고전력 장치, 흔히 광대역갭 반도체 재료라고 불린다. (2.2ev보다 큰 간격 너비), 고온 반도체 재료라고도 함.
일반적으로, 질화갈륨, 실리콘 카바이드 및 기타 재료를 와이드 밴드갭 반도체라고 합니다.; 질화갈륨, 질화알루미늄, 인듐 질화물과 그 혼합 결정 물질을 질화물 반도체라고 합니다., 또는 질화갈륨, 갈륨비소, 인듐 인화물은 III-V 반도체라고 불립니다..
02. 광학 크리스탈
광학 결정은 광학 부품으로 사용되는 결정입니다., 할로겐화물 결정, 불화리튬 등, 불화칼슘, 불화마그네슘, 불화 바륨, 그들은 자외선과 적외선에서 좋은 투과 특성을 가지고 있습니다., 따라서 자외선 엑시머로 사용할 수 있습니다. 레이저 및 일부 IR 레이저용 출력 창, 렌즈, 프리즘, 편광판, 파장판, 등.
다음과 같은 산화물 사파이어 Al2O3, 이트륨바나듐산염 YVO4, 결정, 등. 위 레이저의 작업 창으로도 사용할 수 있습니다., 광 아이솔레이터, 순환기, 빔 스플리터 및 광학 편광판.
반도체 단결정 실리콘, 게르마늄, 셀렌, 갈륨 비소 및 아연 셀렌화물, 황화 아연은 원적외선에서 우수한 투과 성능을 가지고 있습니다, 이산화탄소 레이저로 사용할 수 있습니다. (출력 창, 렌즈, 프리즘, 등.)
03. 레이저 크리스탈
레이저는 정말 대단해요 “물질”, 이는 원자력 이후 인류의 또 다른 위대한 발견입니다., 컴퓨터와 반도체. 레이저의 밝기가 매우 높다는 것은 누구나 알고 있습니다., 도달할 수 있는 것 1 태양 밝기의 10억 배 또는 그보다 더 높은 밝기;
레이저는 매우 순수하고 단색성이 우수합니다.; 레이저는 비교할 수 없는 시준을 가지고 있습니다. (직선 전파); 가장 단단한 물체도 관통하여 녹일 수 있는 즉각적인 에너지 폭발. 그러므로, 레이저는 생산에 널리 사용됩니다., 생명과 과학 연구, 사람들이 자연을 탐구하는 강력한 무기입니다..
레이저를 발생시키는 장치를 레이저라고 합니다.. 현재 다양한 레이저 중에서, 전고체 레이저가 가장 유망하다. 레이저 크리스탈, 광학 공진기를 통해 외부 세계에서 제공되는 에너지를 공간과 시간에 일관성이 있는 고도로 평행하고 단색의 레이저 결정 물질로 변환할 수 있습니다.. 업계의 기본 지원 자료.
일반적인 레이저 크리스탈 재료에는 네오디뮴 첨가 이트륨 알루미늄 가넷 크리스탈 Nd가 포함됩니다.:야그, 네오디뮴 첨가 이트륨 바나데이트 결정 Nd:YVO4, 네오디뮴 첨가 리튬 이트륨 불화물 결정 Nd:YLF, 티타늄 사파이어 크리스탈, 루비 크리스탈, 등.
04. 섬광 결정
고에너지 입자의 영향으로, 고에너지 입자의 운동에너지를 빛에너지로 변환하여 형광을 발하는 결정을 섬광결정(scintillation crystal)이라 한다.. X선 검출에 섬광 결정을 사용할 수 있습니다., 감마선, 중성자 및 기타 고에너지 입자.
섬광결정을 중심으로 한 검출 및 영상화 기술은 핵의학 분야에서 널리 활용되고 있다., 고에너지 물리학, 안전검사, 산업 비파괴 테스트, 우주물리학과 핵탐사.
일반적으로 사용되는 섬광 결정 물질은 인공적인 방법으로 재배됩니다., 그리고 종류도 많아요. 현재, 가장 많이 사용되는 섬광 결정은 BGO입니다. (비스무스 게르마네이트의 약자, 일반적인 이름 Bi2O3-GeO2 시리즈 화합물), CSI (요오드화 세슘), PbWO4 (납 텅스텐) 등등.
05. 슈퍼 하드 크리스탈
다이아몬드, 또한 ~으로 알려진 “다이아몬드”, 천연광물이며 자연에 존재하는 것으로 알려진 가장 단단한 물질입니다.. 원소 수정. 자연에서 발견하고 채굴할 수 있는 다이아몬드는 극히 드물다. 대개, 총 중량이 다음과 같은 고급 다이아몬드 1 캐럿은 모든 곳에서 얻을 수 있습니다 4 입방미터의 풍부한 광석. 맑은, 흠집 없는 대형 다이아몬드는 훨씬 더 희귀합니다.
1950년대 이후, 사람들은 다양한 합성 다이아몬드 방법을 연구하고 개발해 왔습니다., 주로 고온, 고압을 포함 (HTP), 화학 기상 증착 (CVD), 그리고 폭발. ~ 안에 1955, GE는 최초로 고온·고압 방식으로 다이아몬드 결정체를 합성했다..
1980년대, 세계는 CVD 다이아몬드 연구를 급증시켰습니다., 열선법 등 다양한 제조방법을 개발 (HFCVD), 마이크로파 플라즈마 (MPCVD) 및 DC 아크 플라즈마 제트 CVD, 이후 적용을 위한 기반을 마련했습니다..
높은 경도는 다이아몬드의 많은 특성 중 하나입니다.. 매우 높은 경도의 다이아몬드를 사용, 다양한 도구로 준비할 수 있어요, 석재 가공에 있어서 대체할 수 없는 역할을 하는, 비철금속, 및 가공이 어려운 복합재료 (탄소섬유복합재료 등). 효율적인 달성을 위해, 높은 정밀도, 친환경 가공.
다이아몬드의 경우, 새로운 유형의 초경질 물질인 입방정 질화붕소 결정과 연결될 수 있습니다., 입방정질화붕소-CBN, 결정 구조가 다이아몬드와 유사하다, 경도는 다이아몬드보다 약간 낮습니다., 그러나 열 안정성은 다이아몬드보다 훨씬 높습니다. , 철 기반 금속 원소에 대한 화학적 안정성이 더 높습니다..
입방체 질화 붕소 연마재의 연삭 성능이 매우 좋습니다., 분쇄하기 어려운 재료의 가공에도 적합할 뿐만 아니라, 생산성도 향상, 화학적 불활성, 공작물의 연삭 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다..
06. 압전 결정 소재
크리스탈이 외력을 받을 때, 결정은 분극화되어 표면 전하를 형성합니다., 이를 양의 압전 효과라고 합니다.; 거꾸로, 크리스탈이 외부 전기장에 노출되면, 크리스탈이 변형됩니다, 역 압전 효과라고 불리는 것. 압전 효과가 있는 결정체를 압전 결정체라고 합니다., 대칭중심이 없는 결정에만 존재.
가장 먼저 발견된 압전 결정은 수정입니다. (α-SiO2), 주파수 안정성의 특성을 가지며 이상적인 압전재료입니다., 공진기를 제조하는 데 사용할 수 있는 것, 필터, 변환기, 광학 디플렉터, 표면 탄성파 장치 및 다양한 열, 가스에 민감한, 감광성 및 화학물질에 민감한 장치, 등. 사람들의 일상생활에서도 많이 사용되는데요, 쿼츠 시계 같은, 전자시계, 컬러 TV, 스테레오 라디오 및 테이프 레코더.
최근 몇 년 동안, 많은 새로운 압전 결정이 개발되었습니다., 니오브산리튬과 같은 (LiNbO3) 그리고 니오브산칼륨 (KNbO3) 페로브스카이트 구조를 가진. 이 결정의 압전 효과를 이용하여, 다양한 장치를 만들 수 있다, 군사 및 민간 산업에서 널리 사용됩니다., 혈압계와 같은, 압전 키보드, 지연 라인, 발진기, 초음파 변환기, 압전 변압기, 등.
07. 절연 크리스탈
절연 웨이퍼의 대표적인 예로는 운모 웨이퍼가 있습니다.. 운모는 층상 규산염 광물의 총칭입니다.. 절연 특성을 가지고 있습니다., 투명도, 내열성, 내식성, 쉬운 껍질과 탄력. 모터에 널리 사용됩니다., 가전 제품, 전자 제품, 라디오와 가전제품.
경제와 국방건설에서 중요한 역할을 담당. 천연 운모에는 여러 종류가 있지만, 업계에서 가장 널리 사용되는 것은 백운모입니다, 그다음 금운모.
많은 국가에서 천연 운모 매장량이 적기 때문에, 특히 고품질, 대규모 운모, 전자 산업의 발전 요구를 충족시킬 수 없습니다., 합성 운모는 1950년대부터 연구되어 왔습니다..
합성 운모는 순도 등의 특성이 우수하기 때문에, 투명도, 물리적, 화학적 성질이 매우 안정적인 자원입니다., 내식성 및 전기 절연성, 합성 운모 단일 웨이퍼를 사용할 수 있습니다.:
① 각종 진공기기의 단열랙, 가속기와 같은, 이온화 챔버, 마그네트론과 전자관, 등. ;
② 창 재료, 전자레인지 튜브 출력 창과 같은, 고온로 관찰창 및 내산성 및 내알칼리성 창;
③ 화력발전소 고압보일러 수위계;
④ 고온 커패시터, 백금 와이어 표면 온도계 뼈대, 등.
참고용 크리스탈 커팅 비디오 아래:
https://www.youtube.com/watch?v=VA3P7tIrT44
