単結晶シリコンは、総合的なコストパフォーマンスに優れた赤外線光学材料です。透過型材料である光学グレードのチョクラルスキー法シリコン（OCZ-Si）は、中赤外線（3～5μm）帯域で広く使用されており、赤外線透過率は50%を超えます。ゾーンメルト法による単結晶シリコンは、より広い帯域（1～14μm）で使用でき、高純度ゾーンメルト法単結晶シリコン（HPFZ-Si）は、遠赤外線帯域（30μm以上）でも使用可能です。
有効動作波長は 1.2～7 μm で、特に 3～5 μm の中赤外域で強い特性を示します。この帯域内では、ほとんど光を吸収せず、非常に高い透過率を示します。
屈折率は約 3.4 に達します。これは、同じ焦点距離の場合、シリコンレンズの表面をより滑らかにすることができ、設計の複雑さや表面形状の誤差を減らすのに役立つことを意味します。
密度はわずか 2.33 g/cm³ で、サファイアよりも軽く、高い硬度を持ち、化学的に安定しており、水に溶けません。
高い熱伝導率により放熱が促進され、高出力アプリケーションでの熱レンズ効果を低減します。
| 結晶学的 | 成長方法 | CZまたはFZ |
|---|---|---|
| 純度 | 99.9999%以上 | |
| 光学 | 屈折率n3.0 | 3.436 |
| 屈折率n5.0 | 3.426 | |
| 25℃における屈折率の温度係数 | 1.50 x 10⁻⁴ | |
| 透過範囲（ミクロン） | 1.2～10、50～100 | |
| 25℃における熱線膨張率（℃⁻¹） | 2.55 x 10⁻⁶ | |
| 熱 | 熱伝導率（W/(m・℃)、27℃） | 159 |
| 比熱容量、J/(kg・℃) | 0.712 x 103 | |
| 融点（℃） | 1412 | |
| 機械 | 密度（g/cm³、20℃） | 2.33 |
| モース硬度 | 7 | |
| ヤング率（E）、Pa | 1.89 x 10¹⁰ | |
| せん断弾性率（G）、Pa | 7.99 x 1010 | |
| ポアソン比 | 0.266 | |
| 化学薬品 | 分子量 | 28.09 |
| 分子量 | 不溶性 |
| 波長（ミクロン） | 屈折率 |
|---|---|
| 1.5 | 3.484 |
| 2 | 3.456 |
| 3 | 3.436 |
| 4 | 3.429 |
| 5 | 3.426 |
| 6 | 3.424 |
| 7 | 3.423 |
| 8 | 3.422 |
| 9 | 3.422 |
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