Zinkselenid
ZnSe
Zinkselenid (ZnSe) ist ein weit verbreitetes Material für optische Komponenten im IR-Bereich. Im Gegensatz zu anderen Materialien wie Ge oder Si, ist Zinkeselenid auch im sichtbaren Bereich transparent. Es besitzt eine Transmission von etwa 70 % im Wellenlängenbereich zwischen 0,6 µm und 20 µm. Das Material ist leicht zu bearbeiten, chemisch inert und hat eine hohe Beständigkeit gegenüber thermischen Schock und Umwelteinflüssen.
ZnSe ist kein natürlich vorkommendes Material und wird mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD-chemical vapour deposition) gezüchtet.
Im Vergleich zu Zinksulfid (ZnS) ist Zinkselenid weicher und kratzanfälliger. Jedoch hat ZnSe bei einer Wellenlänge von 10,6 µm eine bessere Absorptions- sowie Brechungsindexhomogenität und wird daher in 10,6 µm-Hochleistungslasern eingesetzt. Des Weiteren wird das Material im breiten IR-Bereich für Nachtsichtgeräte sowie Linsen, Fenster uns Prismen verwendet.
Die Bearbeitung von ZnSe muss mit besonderer Vorsicht erfolgen, da Dämpfe, die beim Mahlen und Schleifen des Materials entstehen, giftig sind.
Optische Eigenschaften | |
|---|---|
Transmissionsbereich in µm (Minimum 10%) | 0,48‐20 |
Transmissionsbereich in µm (Minimum 50%) | 0,5‐20 |
Brechungsindex @633nm | 2,591 (2,403 @10,6µm) |
Reflexionsverluste in % an 1 Oberfläche | 17,05 @10µm
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Reflexionsverluste in % an 2 Oberflächen | 29,1 @10,6µm
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dN/dT in 1/K | 61 · 10-6 @10,6µm @298K
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Physikalische Eigenschaften | |
|---|---|
Dichte in g/cm3 | 5,27
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Schmelzpunkt in °C | Subl. >500°C |
Spezifische Wärmekapazität in J/(kg · K) | 339
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Thermische Leitfähigkeit in W/(m · K) | 18
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Thermische Ausdehnung in 1/K | 7,1 · 10-6 @271K
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Dielektische Konstante | 9,12
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Wasserlöslichkeit in g/100g | unlöslich |
Mohs-Härte | 4
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Knoop-Härte in kg/mm² | 110 |
Materialtyp | polykristallin, synthetisch
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Kristalltyp | kubisch, Zinkblendenstruktur |
Kristallstruktur | F43m
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Gitterkonstante in Å | a = 5,67
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Elastizitätskonstanten in GPa | C11 = 86,4 C12 = 51,5 C44 = 40,2 |
Elastizitätsmodul (E) in GPa | 70,3
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Schubmodul (G) in GPa | 28,9 |
Kompressionsmodul (K) in GPa | 63,1 |
Biegefestigkeit in MPa | 55
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Dehnungsgrenze in MPa | 55,1
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Poissonzahl | 0,3 |
Spektrale Eigenschaften |
|---|
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Probendicke: 2 mm |
| Optical Properties | |
|---|---|
| Transmission range in µm @10% min. | 0.48 - 20 |
| Transmission range in µm @50% min. | 0.5 - 20 |
| Refractive index @ 633nm | 2.5906 (2.4028 @10.6µm) |
| Reflection losses in % at 1 surface | 17.05 @ 10µm |
| Reflection losses in % at 2 surfaces | 29.1 @ 10.6µm |
| dn/dT in 1/K | 61 · 10-6 |
| Physical Properties | |
|---|---|
| Density in g/cm³ | 5.27 |
| Melting point in °C | Subl. @ >500 |
| Specific heat capacity in J/(kg · K) | 339 |
| Thermal Conductivity in W/(m · K) | 18 |
| Thermal Expansion in 1/K | 7.1 · 10-6 @ 271K |
| Dielectric constant | 9.12 |
| Solubility in water in g/100g | unsoluble |
| Mohs hardness | 4 |
| Knoop hardness in kg/mm² | 110 |
| Material type | Polycrystalline, synthetic |
| Crystal type | cubic |
| Crystal structure | F43m |
| Lattice constant in Å | a = 5.67 |
| Elastic coeficients in GPa | C11 = 86.4 C12 = 51.5 C44 = 40.2 |
| Young's Modulus (E) in GPa | 70.3 |
| Shear Modulus (G) in GPa | 28.9 |
| Bulk Modulus (K) in GPa | 63.1 |
| Rupture Modulus in MPa | 55 |
| Apparent elastic limit in MPa | 55.1 |
| Poisson ratio | 0.3 |
| Spectral Properties | |
|---|---|
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