激光原理与技术ppt课件
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激光原理与技术.ppt
* i
kT
)
n：体系单位体积内的单分子数。 21
过饱和体系中，所有与临界晶核相碰撞的分子都不 反射，成核率 I 等于在单位时间内气相分子（气固相转变）与临界晶核的碰撞次数
I
Z C Sn
* i
Zc：单位时间内，一个分子与临界晶胚单位面积表面 相碰的次数；S：一个临界晶胚的表面积。
由统计力学而知:
ZC
②重新拆散为单个分子。 晶胚:形成的小集团。
13
设小集团的形成是二分子过程，a1：一个气体分子；a2： 由两个气体分子连接而成的晶胚
‥‥‥
ai：由i个气体分子连结而成的晶胚。 它们的形成过程可用一连串的反应表示:
a1+a1 a1+ a2
a1+ai-1
a2 a3 ......
ai
注意：忽略了小集团之间相碰撞和几个分子之间同时 相碰撞的情况（出现的几率小）。
C1 C0
结论：只要C1＞C0，G＜0，过程就能自发进行。
8
（2）熔体中生长。 凝固温度下，相变过程中单位体积自由能的变化
gV S( T ) L ( T )
S（T）、L（T）：分别表示体系在凝固温度T时， 固液两相单位体积的自由能。 熔点温度TM，固-液两相平衡时有
S( TM ) L ( TM )
σ α S=σ β S+σ α β cosθ σ β S-σ α S=-σ α β cosθ
G非均
(4r 2
4 3
r
3
gV
)
f
(
)
f ( ) 1 (2 cos )(1 cos )2
4
体系状态不变时，θ 为常数，f（θ ）也为常数 。
《激光的基本原理》课件
利用光子学技术，可以实现高灵敏度、高分辨率的医学成 像和诊断。同时，光子学技术还可以用于生物科学研究， 如荧光共振能量转移等技术可以用于研究生物分子间的相 互作用和动力学过程。此外，光子学技术还可以用于光热 治疗、光动力治疗等领域，为癌症治疗等提供新的手段。
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详细描述
超快激光技术可以用于超快光谱学、 超快成像等领域，为物质科学研究提 供新的工具。同时，超快激光技术还 可以用于微纳加工、光刻等领域，提 高加工精度和效率。
光子晶体激光器的研究与应用
总结词
光子晶体激光器是一种新型的激光器件，具 有高效率、高稳定性等优点，在光通信、光 计算等领域具有广阔的应用前景。
随着技术的进步和应用需求的不断增长，激光技术逐渐拓展 到工业、医疗、通信、军事等领域，成为现代科技的重要组 成部分。
激光的重要性和应用领域
激光具有高亮度、高方向性、高单色 性和高相干性等优点，因此在科学研 究、工业生产、医疗卫生、军事等领 域有广泛的应用。
此外，激光还在通信、测量、军事等 领域中发挥着重要的作用，有力地推 动了科学技术的发展和社会进步。
1960年，美国物理学家梅曼发明了第一台红宝石激光器，标志着激光技 术的诞生。
激光的英文名称是“Laser”，是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，意为“受激发射光放大”。
激光的发展历程
激光技术经历了从初步实现到逐步成熟的发展过程，各种不 同类型的激光器也不断涌现，如气体激光器、固体激光器、 液体激光器和半导体激光器等。
例如，在工业领域中，激光可以用于 打标、切割、焊接、热处理等；在医 疗领域中，激光可以用于治疗眼科疾 病、皮肤病、口腔疾病等。
激光原理及应用PPT课件
激光治疗
通过激光照射病变组织，达到治 疗目的，如激光治疗近视、祛斑
等。
激光手术
利用激光进行微创手术，具有出 血少、恢复快、精度高等优点， 如激光心脏手术、激光眼科手术
等。
激光诊断
利用激光光谱技术对人体组织进 行检测和分析，为疾病诊断提供
依据。
军事国防领域应用
激光雷达
利用激光雷达进行目标探测、识别和跟踪，具有高分辨率、抗干 扰能力强等特点。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技 术的发展。
新型激光技术
研究新型激光技术，如光纤激光器、化学激光器等，拓展激光器的 应用领域。
高功率、高效率、高稳定性挑战
高功率激光器
提高激光器的输出功率，满足高能激光武器、激光聚变等领域的 需求。
高效率激光器
优化激光器的能量转换效率，降低能耗，提高激光器的实用性。
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质 （如晶体、玻璃等）中的 粒子，实现粒子数反转并 产生激光。
特点
结构紧凑、效率高、光束 质量好。
应用领域
工业加工、医疗、科研等。
气体激光器
工作原理
利用气体放电激励气体分子或原子， 使其产生能级跃迁并辐射出激光。
特点
应用领域
激光切割、焊接、打孔等工业应用。
输出功率大、光束质量好、效率高。
激光原理及应用PPT课 件
contents
目录
• 激光原理基本概念 • 激光技术发展历程及现状 • 激光器类型及其特点分析 • 激光在各领域应用案例分析 • 激光安全问题及防护措施探讨 • 未来发展趋势预测与挑战分析
激光原理基本概念
激光原理及应用 ppt课件
0%
50%
微观计算：重叠率Overlap =d/r
d
宏观计算：重叠率= 1—
速度 频率*光斑直径
高重叠率High overlap 1.低速度Low speed (tact time) 2.高能量High energy (maybe result in damage)
低重叠率Low overlap 1.高速度High speed (tact time) 2.低能量Low energy (maybe film isn’t deleted clearly)
ser Attenuator（激光衰减）
现有调节激光功率的方法：
• 调节电流：会改变激光的光束截面（Beam Profile），会影响打出来的线宽和焦点。 • 调节频率Repetition Rate (Hz) ：会影响激光能量和刻划线宽。
Gaussian Beam
Top Hat
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激光扫边原理——激光控制系统
声光电源
计算机系统
反Q 射开 镜关
激光腔
输扩 出束 镜镜
冷却系统
激光电源
扫描振镜 聚焦系统 运动工作台
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15
1.扩束系统
• 扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件，也称准直镜，通常由 共焦的两个透镜:一个负（凹）透镜和正（凸）透镜组成；
• 光束直径增大，远场发散角将会减小。这就是扩大光束的优点所在。另外， 小的发散能够使高斯光束聚焦得更好
全反光镜
反光镜： Shutter （越75%）
激光器外形
接光纤
Q-Switch
晶体腔 ppt课件 功率计
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激光器内部分解图（P4）
激光原理与技术PPT精品文档
ONE KEEP VIEW 激光原理与技术PPT精品文档目录CATALOGUE•激光基本原理•激光器类型及工作原理•激光技术应用领域•激光技术发展趋势与挑战•激光安全与防护知识普及•总结与展望PART01激光基本原理激光产生条件粒子数反转高能级粒子数大于低能级粒子数，是产生激光的必要条件。
增益大于损耗增益介质中的受激辐射放大作用要大于各种损耗，才能实现光放大。
光学谐振腔提供正反馈，使受激辐射光在腔内多次反射、放大，形成稳定振荡。
激光发射过程泵浦过程通过外部能量输入（如光、电、化学等），使增益介质中的粒子从低能级跃迁到高能级，实现粒子数反转。
受激辐射过程处于高能级的粒子在外部光子的作用下，跃迁到低能级并发出与入射光子完全相同的光子，实现光放大。
光学谐振腔内的振荡过程受激辐射产生的光子在腔内多次反射、放大，形成稳定的光场分布和振荡模式。
功率激光的功率决定了其能量大小和输出能力，高功率激光具有更强的穿透力和加工能力。
稳定性激光的稳定性决定了其长期运行的可靠性和稳定性，对于高精度、高稳定性的应用尤为重要。
光束质量激光的光束质量决定了其聚焦能力和传输效率，优质的光束质量可以提高激光加工的精度和效率。
波长激光的波长决定了其颜色和应用领域，不同波长的激光具有不同的特性和用途。
激光特性参数PART02激光器类型及工作原理工作原理通过激励源（泵浦源）将能量传递给工作物质，使其产生粒子数反转分布，然后在谐振腔内通过受激辐射产生激光。
特点具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，广泛应用于科研、工业、医疗等领域。
构成由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成。
构成主要由放电管、反射镜和电源三部分组成。
工作原理在放电管中充入一定种类和压强的气体，通过高压放电激励气体分子或原子，使其产生受激辐射并放大，形成激光输出。
特点具有光束质量好、输出功率大、效率高、结构简单等优点，常用于高精度测量、光谱分析等领域。
构成主要由染料溶液、泵浦源和光学谐振腔三部分组成。
激光原理与技术PPT课件
激光手术
阐述激光手术在眼科、神 经外科等领域的应用及优 势，如精度高、创伤小等 。
05
CATALOGUE
激光测量与检测技术
激光干涉测量技术
1 2
干涉测量原理
利用激光的相干性，通过干涉条纹的变化来测量 长度、角度等物理量。
干涉测量系统组成
包括激光器、分束器、反射镜、探测器等部分。
3
干涉测量技术应用
时间特性
激光束的时间特性包括脉冲宽度、重复频率和稳定性等。其中，脉冲宽度决定 了激光的峰值功率和能量，重复频率则影响了激光的平均功率。稳定性则是确 保激光束在长时间内保持一致性的关键因素。
激光束的调制与偏转技术
调制技术
通过对激光束进行幅度、频率或相位等调制，可以实现信息 的加载和传输。常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和 相位调制等。这些调制技术使得激光束能够携带更多的信息 ，并在通信、传感等领域得到广泛应用。
对皮肤的危害
长时间或高强度激光照射皮肤， 可能导致皮肤烧伤、色素沉着、 皮肤癌等严重后果。
激光安全标准与防护措施
激光安全标准
国际电工委员会（IEC）和美国激光产品安全标准（ANSI）等制定了激光产品的 安全标准，包括激光等级分类、安全警示标识、使用说明等。
防护措施
使用激光产品时，应佩戴合适的防护眼镜或面罩，避免直接照射眼睛或皮肤；同 时，应在激光工作区域内设置明显的安全警示标识，提醒他人注意安全。
偏转技术
激光束的偏转技术主要是通过改变激光束的传播方向来实现 。常见的偏转方式包括机械偏转、电光偏转和声光偏转等。 这些偏转技术使得激光束能够灵活地指向目标，并在激光雷 达、光学扫描等领域发挥重要作用。
激光束的聚焦与整形技术
激光原理与技术PPT(很全面)
04
激光与物质相互作用
激光与物质相互作用的基本过程
激光束在物质中的传播
包括反射、折射、吸收和散射等现象。
激光与物质相互作用的机理
包括光热作用、光电效应、光化学效应等。
激光与物质相互作用的特点
如高能量密度、高亮度、高方向性等。
激光加工原理及应用
1 2
激光加工的基本原理
通过高能激光束对材料进行加热、熔化、汽化或 达到其他物理或化学变化，以实现加工目的。
应用领域
适用于气体、液体和固体等多种介质的流速测量，如风速测量、 血流速度测量等。
激光光谱分析技术
光谱原理
不同物质具有不同的光谱特征，通过测量物质的光谱信息可以分析 其成分和性质。
分析方法
包括激光拉曼光谱分析、激光荧光光谱分析等，可用于物质的定性、 定量分析。
应用领域
广泛应用于化学、生物、医学、环境等领域，如药物分析、环境监测 等。
液体激光器
染料激光器
使用有机染料作为增益介质，通过 泵浦光激发染料分子产生激光，具 有宽调谐范围和短脉冲输出能力。
液体激光核聚变
利用高功率激光束照射含有氘、氚 等聚变燃料的靶丸，实现核聚变反 应，是惯性约束聚变研究的重要手 段。
半导体激光器
边发射半导体激光器
电流注入半导体PN结，电子与空穴复 合释放能量形成激光输出，具有体积 小、效率高、寿命长等优点。
特性
方向性好，亮度高，单色 性好，相干性好。
应用领域
激光加工、激光测距、激 光雷达、激光通信、激光 治疗等。
02
激光器类型及技术
固体激光器
晶体激光器
使用掺杂稀土元素的晶体 作为增益介质，如Nd:YAG 激光器。
激光原理 全套课件
1.1 激光简史
– 1963年，Herbert Kroemer和 Rudolf Kazarinov、Zhores Alferov的团队独立的提出了利 用异质结构造半导体激光器的 思路，这一工作使得他们获得 了2000年的诺贝尔物理学奖。
– 1964年，C. K. N. (Kumar) Patel研制了第一台CO2激光器；
1.1 激光简史
– 1965年，Anthony J.DeMaria, D. A. Stetser和H. A. Heynau报道了 第一台利用钕玻璃激光器和饱和吸 收器产生皮秒级脉冲的激光器。
– 1965年，George C. Pimentel和 Jerome V. V. Kasper 研制了第一 台化学激光器；
1.1 激光简史
– 1959年，Gordon Gould 发表论文“The LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，这是 LASER这一术语第一次被提出。
– 1960年5月，休斯实验室的Maiman和Lamb 共同研制的红宝石激光器发出了694.3nm的 红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。
激光原理与技术·原理部分
第一讲 激光简史、发展与应用
课程简介
– 先修科目
• 几何光学 • 物理光学 • 量子力学 • 数学物理方法
– 参考书目
• 激光原理 国防工业出版社 2000年版 周炳琨等编 • 量子电子学 科学技术出版社 1983年版 Amnon Yariv，刘
颂豪等翻译 • Lasers, Anthony E. Siegman, Maple-Vail Book Manufacturing
1.1 激光简史
激光原理与技术ppt课件2024新版
激光束的传输与变换
激光束的传输特性
探讨激光束在自由空间和光学系统中 的传输特性，包括光束的发散、聚焦 和像差等。
激光束的质量控制
阐述激光束质量评价的标准和方法， 以及提高激光束质量的措施和技术。
激光束的变换方法
介绍常见的激光束变换方法，如透镜 变换、反射镜变换和光纤传输等，并 分析它们的应用场景和优缺点。
激光原理与技术 ppt课件
目录
• 激光原理概述 • 激光技术基础 • 固体激光器 • 气体激光器 • 液体激光器与光纤激光器 • 激光技术的应用与发展趋势
01
激光原理概述
激光的产生与发展
01
1917年，爱因斯坦提出 “受激辐射”理论
02
03
1954年，美国物理学家 汤斯和肖洛提出激光原 理
1960年，梅曼制成世界 上第一台红宝石激光器
03
固体激光器
固体激光器的结构与工作原理
固体激光器的组成
工作物质、泵浦源、光学谐振腔
工作原理
通过泵浦源提供能量，使工作物 质中的粒子实现粒子数反转，然 后在光学谐振腔的作用下产生激
光振荡，输出激光。
光学谐振腔的作用
提供正反馈，使受激辐射光不断 放大，同时控制激光输出的方向
和质量。
固体激光器的性能特点
液体激光器与光纤激光器的性能特点及应用
液体激光器
主要应用于可调谐激光光谱学、生物 医学成像等领域。
光纤激光器
广泛应用于工业加工、通信、医疗等 领域，如激光切割、焊接、打标等。
06
激光技术的应用与发 展趋势
激光加工技术的应用与发展
激光切割
高精度、高效率的切割方法，广泛应用于金 属、非金属材料的加工。
激光原理与技术完整ppt课件
1.1.1所示)。每一模式在三个坐标铀方向与相邻模的间隔为
Δkx=л/Δx，Δky=л/Δy，Δkz=л/Δy 因此，每个模式在波矢空间占有一个体积元
(1.1.6)
ΔkxΔkyΔkz =л3 /（ΔxΔyΔz）=л3 /V
(1.1. 7)
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10
在k空间内，波矢绝对值处于|k|～|k|+d|k|区间的体积为(1／8)4л|k|2 d|k|，
可见，一个光波模在相空间也占有一个相格.因此，一个光波模等效于一个光子态。
一个光波模或一个光子态在坐标空间都占有由式(1.1.11)表示的空间体积。
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三、光子的相干性
为了把光子态和光子的相干性两个概念联系起来，下面对光源的相干性进行讨论。
在一般情况下，光的相干性理解为：在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某
4.4 典型激光器的速率方程
3.5 空心介质波导光谐振腔的反馈耦合损耗 4.5 均匀加宽工作物质的增益系数
4.6 非均匀加宽工作物质的增益系数
4.7 综合均匀加宽工作物质的增益系数
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3
第五章 激光振荡特性
5.1 激光器的振荡阈值 5.2 激光器的振荡模式 5.3 输出功率和能量 5.4 弛豫振荡 5.5 单模激光器的线宽极限 5.6 激光器的频率牵引
ε=hv
（1.1.1）
式中 h＝6.626×10-34J．s，称为普朗克常数。
（2）光子具有运动质量m，并可表示为
（1.1.2）
光子的静止质量为零。
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7
（3）光子的动量P与单色平面光波的波矢k对应
（1
式中
n。为光子运动方向(平面光波传播方向)上的单位矢量。 4．光于具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向。 5．光于具有自旋，并且自旋量子数为整数。因此大量光于的集合， 服从玻色—爱因斯坦统计规律。处于同一状态的光子数目是没有限制的， 这是光子与其它服从费米统计分布的 粒子(电子、质子、中子等)的重要区别。 上述基本关系式(1.1.1)相(1.1.3)后来为康普顿(Arthur Compton)散射实验所证实 (1923年)，并在现代量子电动力学中得到理论解释。量子电动力学从理论上把光的电磁 (波动)理论和光子(微粒)理论在电磁场的量子化描述的基础上统一起来，从而在理论上 阐明了光的波粒二象性。在这种描述中，
激光原理与技术课件课件
激光原理与技术课件一、引言激光作为一种独特的人造光，自20世纪60年代问世以来，已经在众多领域取得了举世瞩目的成果。
激光原理与技术已经成为现代科学技术的重要组成部分，并在光学、通信、医疗、工业加工等领域发挥着重要作用。
本课件旨在阐述激光的基本原理、特性以及应用技术，使读者对激光有更深入的了解。
二、激光的基本原理1.光的粒子性与波动性光既具有粒子性，也具有波动性。
在量子力学中，光被视为由一系列光子组成的粒子流，光子的能量与频率成正比。
而在波动光学中，光被视为一种电磁波，具有频率、波长、振幅等波动特性。
2.光的受激辐射受激辐射是指处于激发态的原子或分子在受到外来光子作用后，返回基态并释放出一个与外来光子具有相同频率、相位、传播方向和偏振状态的光子。
这个过程是激光产生的核心原理。
3.光的放大与谐振在激光器中，通过光学增益介质实现光的放大。
当光在增益介质中往返传播时，不断与激发态原子或分子发生受激辐射，使光子数不断增加。
同时，通过谐振腔的选择性反馈，使特定频率的光得到进一步放大，最终形成激光。
三、激光的特性1.单色性激光具有极高的单色性，即频率单一。
这是由于激光器中的谐振腔对光的频率具有高度选择性，只有满足特定频率的光才能在谐振腔内稳定传播。
2.相干性激光具有高度的相干性，即光波的相位关系保持稳定。
相干光在传播过程中能形成稳定的干涉图样，广泛应用于光学检测、全息成像等领域。
3.方向性激光具有极高的方向性，即光束的发散角很小。
这是由于激光器中的谐振腔对光的传播方向具有高度选择性，只有沿特定方向传播的光才能在谐振腔内稳定传播。
4.高亮度激光具有高亮度，即单位面积上的光功率较高。
这是由于激光的单色性、相干性和方向性使其在空间上高度集中，从而具有较高的亮度。
四、激光的应用技术1.光通信激光在光通信领域具有广泛应用，如光纤通信、自由空间光通信等。
激光的高单色性、相干性和方向性使其在传输过程中具有较低的信号衰减和干扰，从而实现高速、长距离的数据传输。
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锗 34750 +5.5 16.3
0.75 0.67
单 位 J/mol %
eV eV
电子迁移率 空穴迁移率 电子扩散系数 空穴扩散系数 本征电阻率
本征载流子密度 杨氏摸量
μn μP Dn DP pi
ni E
1350 480 34.6 12.3
2.3×105 1.9×107
3900 1900 100.0 48.7 46.0
6
表1-2 SiCl4、SiHCl3、SiH4主要物理化学特性
性质 分子量 密度(液体)g/cm3 SiCl4 169.9 1.49(57.6℃) SiHCl3 135.5 1.318(31.5℃) SiH4 32.12 0.68(-111.8℃) -185 -111.8 0 -61.92 12.39(-111.8℃) -39.30
Si 2Cl2 SiCl4 Si 3HCl SiHCl 3 H2 Ge 2Cl2 GeCl4 GeO 2 4HCl GeCl 4 2H2O Si(Ge) X 4 Si(Ge) 2Si(Ge) X 2
卤元素
卤化物具有强烈的水解性，空气中吸水而冒烟， 随分子中Si（Ge）—H键的增多稳定性减弱。
室温下，硅、锗的化学性质比较稳定，但可与 强酸、强碱作用。 高温下，硅、锗的化学活性大，可与氧、卤素、 碳……等作用，生成相应的化合物 自然界中，Si主要以SiO2和硅酸盐的形式存在。 SiO2性质：坚硬、脆、难熔的无色固体。
高温（1600℃ ）
冷却 玻璃态
熔化成黏稠液体
5
（i）硅、锗与卤素或卤化氢的反应方程式
密度(气体)g/dm3
熔点℃ 沸点℃ 粘度(×10-3)Pa· s 偶极矩C· m 标准生成热(298K)kJ/mol 蒸发热kJ/mol 标准生成自由能 (298K)kJ/mol 表面张力N· s-1 发火点℃ 物理状态(298K) 化合物中硅含量%
6.3(57.6℃)
-70 57.6 0.33(57.6℃) 0 -644.34 29.12(57.6℃) -572.79 0.103(20℃)
个/cm3
晶格常数 密度 熔点
沸点 热导率 比热 线热胀系数
a d Tm
Tb χ CP α
nm g/cm3
℃ ℃ W/cm·℃ J/g· ℃ cm·℃-1
2
性 质 熔化潜热 冷凝时膨胀 介电常数
禁带宽度（0 K） (300 K)
符 号 Q dv ε
Eg
硅 39565 +9.0 11.7
1.153 1.106
5.5(31.5℃)
-128 31.5 0.29(2.0℃) 2.64×10-30 -442.25 26.61(31.5℃) -404.09 0.132(31.5℃) 28 空气中自然爆炸 无色气体 87.4
7
无色透明液体 无色透明液体 16.5 20.7
（ii）Si、Ge高温下与H2O、O2反应方程式
3Si+2CO
11
为满足半导体器件的要求，获得的工业Si必须经过化学
提纯和物理提纯。
化学提纯制备高纯Si的方法
①SiHCl3氢还原法。产量大、质量高、成本低，是目前国内 外制取高纯Si 的主要方法。 ② SiH4法。可有效地除去杂质B和其它金属杂质，无腐蚀性、 不需要还原剂、分解温度低和收率高。但存在安全性方面的 问题。 ③ SiCl4氢还原法。 Si的收率低，此法制备多晶Si已较少。 但在Si外延生长中有使用SiCl4做Si源。
SiH4 +2KMnO4 2MnO2 +K2SiO3 +H2O+2H2
9
（vii）SiH4易于卤素反应，发生爆炸，反应方程式
SiH4 +4Cl2
SiCl4+4HCl
（vii）SiH4和GeH4，由于都是Si-H键或Ge-H 键，很不稳定，易热分解。利用这一特性可制 取高纯Si（Ge），反应方程式
SiH4
12
§3-2-1 三氯氢硅氢还原法
SiHCl3的特性：室温为无色透明、油状的液体， 易挥发和水解，空气中剧烈发烟并有强烈的 刺激嗅味。 SiHCl3有一个Si-H键，它比SiCl4 活泼易分解。 沸点低，容易制备、提纯和还原。
13
一、三氯氢硅的制备 工业上最常用的方法是用干燥的HCl气体与硅粉 反应制备SiHCl3。
8
Mg2Si+4NH4Cl
液NH3
（iv）SiH4的活性高，在空气中能自燃，反应方程式 SiH4 +2O2
爆炸
SiO2+2H2O
（v）SiH4易与水、酸、碱反应，反应方程式
SiH4 +4H2O
Si（OH）4+2H2 Na2SiO3+4H2
SiH4 +2NaOH+H2O
（vi）SiH4具有强的还原性，可从重金属盐溶液中还 原出金属，与KMnO4反应方程式
cm2/V· s cm2/V· s cm2/s cm2/s Ω·cm
cm-3 N/cm2
3
1.5×1010 2.4×1013
结论: 1、硅的禁带宽度比锗大，电阻率比锗大四个 数量级，Si 可用做高压器件，且工作温度比锗 器件高； 2、锗的迁移率比硅大，可做低压大电流和高频 器件。
4
2、Si和Ge的化学性质
激光原理与技术 教学
表1-1 硅锗的主要物理性质 性 质 原子序数 原子量 原子密度 晶体结构 符 号 Z W 硅 14 28.08 5.22×1022 金刚石型 0.5431 2.329 1417 2600 1.57 0.6950 2.33×10-6 锗 32 72.60 4.42×1022 金刚石型 0.5657 5.323 937 2700 0.60 0.3140 5.75×10-6 单 位
GeH4
Si +2H2
Ge +2H2
10
§3-2
高纯硅的制备
Si在地壳中含量约占27%，仅次于氧，是比 较丰富的元素。 95%~99%纯度的Si称为粗Si或工业Si。
工业Si通过石英砂与焦炭在碳电极的电弧炉 中还原制得，反应方程：
SiO2+3C
1600~1800℃
SiC+2CO
2SiC+ SiO2
~ 1100 C Si O Si H 2 2 2
Si平面工艺中，常用此反应制备SiO2掩蔽膜
（iii）Si（Ge）镁合金与无机酸或卤氨盐作用制Si（Ge）烷
Mg2Si+4HCl
水溶液
SiH4+2MgCl2
SiH4+4NH4+ 2MgCl2