Germanium
Ge
Germanium (Ge) ist ein vielfältig eingesetztes Material. Es findet sich in der Halbeiterindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik, im Bereich der Kernphysik, der Glasfasertechnik sowie in der Herstellung von Solarzellen.
Im Gebiet der Optik wird Germanium für die Herstellung von Linsen und Fenstern für die Thermografie verwendet. Des Weiteren wird es in der Produktion von ATR-Prismen (attenuated total reflection) eingesetzt. Wird auf das Germanium eine zusätzliche Beschichtung aufgetragen, kann es als Pass- oder Bandfilter dienen.
Aufgrund der großen Härte eignet sich das Material besonders für robuste Optiken. Die optischen Eigenschaften von Germanium sind jedoch stark temperaturabhängig. Bei steigender Temperatur sinkt der Transmissionsgrad des Materials, sodass die Verwendung von Optiken aus Germanium nur bis 100 °C möglich ist.
Germanium
Optische Eigenschaften | |
|---|---|
Transmissionsbereich in µm (Minimum 10%) | 1,8‐24 |
Transmissionsbereich in µm (Minimum 50%) | – |
Brechungsindex @633nm | 4,104 (4,002 @11µm) |
Reflexionsverluste in % an 1 Oberfläche | 36,04 @10µm
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Reflexionsverluste in % an 2 Oberflächen | 53 @11µm
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dN/dT in 1/K | 396 · 10-6
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Physikalische Eigenschaften | |
|---|---|
Dichte in g/cm3 | 5,327
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Schmelzpunkt in °C | 938,25 |
Spezifische Wärmekapazität in J/(kg · K) | 310
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Thermische Leitfähigkeit in W/(m · K) | 58,61
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Thermische Ausdehnung in 1/K | 5,9 · 10-6 @293K
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Dielektische Konstante | 16,6
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Wasserlöslichkeit in g/100g | unlöslich |
Mohs-Härte | 6
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Knoop-Härte in kg/mm² | 800
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Materialtyp | Einkristall, synthetisch
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Kristalltyp | kubisch, flächenzentriert, Diamantstruktur |
Kristallstruktur | Fm3m
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Gitterkonstante in Å | a = 5,62
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Elastizitätskonstanten in GPa | C11 = 129 C12 = 48,3 C44 = 67,1 |
Elastizitätsmodul (E) in GPa | 102,7
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Schubmodul (G) in GPa | 67 |
Kompressionsmodul (K) in GPa | 77,2 |
Biegefestigkeit in MPa | 110
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Dehnungsgrenze in MPa | 89,6
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Poissonzahl | 0,2 |
Spektrale Eigenschaften |
|---|
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| Optical Properties | |
|---|---|
| Transmission range in µm @10% min. | 1.8 - 24 |
| Transmission range in µm @50% min. | - |
| Refractive index @633nm | 4.10417 (4.0026 @11µm) |
| Reflection losses in % at 1 surface | 36.04 @10µm |
| Reflection losses in % at 2 surfaces | 53 @10.6µm |
| dn/dT in 1/K | 396 · 10-6 |
| Physical Properties | |
|---|---|
| Density in g/cm³ | 5.327 |
| Melting point in °C | 938.25 |
| Specific heat capacity in J/(kg · K) | 310 |
| Thermal Conductivity in W/(m · K) | 58.61 |
| Thermal Expansion in 1/K | 5.9 · 10-6 @293K |
| Dielectric constant | 16.6 |
| Solubility in water in g/100g | unsoluble |
| Mohs hardness | 6 |
| Knoop hardness in kg/mm² | 800 |
| Material type | Single crystal, synthetic |
| Crystal type | cubic face-centered, diamond structure |
| Crystal structure | Fd3m |
| Lattice constant in Å | a = 5.62 |
| Elastic coeficients in GPa | C11 = 129 C12 = 48.3 C44 = 67.1 |
| Young's Modulus (E) in GPa | 102.7 |
| Shear Modulus (G) in GPa | 67 |
| Bulk Modulus (K) in GPa | 77.2 |
| Rupture Modulus in MPa | 110 |
| Apparent elastic limit in MPa | 8926 |
| Poisson ratio | 0.2 |
| Spectral Properties | |
|---|---|
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