金剛石,石墨,水晶能直接用作半導(dǎo)體材料嗎?為什么?

這個問題讓人很無語 這三種物質(zhì)都不能做半導(dǎo)體材料 半導(dǎo)體材料的一個特點(diǎn)是比較多 比較便宜 你難道會用水晶做半導(dǎo)體材料?還有 金剛石 那么硬的東西 你得用什么樣的技術(shù)來光刻啊什么的呢 但是如果假如一些其他元素 理論上金剛石是可以做成半導(dǎo)體的 不過這個需要很多的條件 所以現(xiàn)在還沒有用金剛石做半導(dǎo)體的 石墨本身導(dǎo)電性就很好所以 做半導(dǎo)體很困難 現(xiàn)在的主流半導(dǎo)體材料是硅 寬禁帶半導(dǎo)體一般是 砷化鎵什么的

金剛石的主要性能與應(yīng)用

(一)金剛石性能

1.金剛石的力學(xué)性質(zhì)

(1)硬度高

金剛石是世界上已發(fā)現(xiàn)礦物中硬度最高的礦物。它的莫氏硬度為10級,其研磨硬度為剛玉(莫氏硬度9級)的150倍,為石英(莫氏硬度7級)的1000倍,是硬合金的6倍,為碳化硅和碳化硼的2～3倍。

金剛石晶面硬度與其結(jié)晶體形態(tài)有關(guān),八面體的大于十二面體的,十二面體的大于六面的,而且金剛石的晶體硬度還具有各向異性,八面體不同方向上硬度相差不大,十二面體中平行于晶面棱邊的硬度最小,六面體中垂直于晶面棱邊的硬度最小,而它們對角線方向上硬度最大。因此,在加工表鑲鉆頭時要注意這種方向性。正確利用金剛石各向異性特性,可提高鉆頭壽命50%～60%。

(2)抗壓強(qiáng)度大

金剛石具有極大的抗靜壓強(qiáng)度(簡稱強(qiáng)度)。強(qiáng)度的大小取決于金剛石晶體的形態(tài)、晶體的完好程度、雜質(zhì)的成分和含量、晶體的組織結(jié)構(gòu)等。一般渾圓狀的、結(jié)構(gòu)完好的金剛石強(qiáng)度大。天然金剛石的抗壓強(qiáng)度高達(dá)8600MPa,為剛玉的3.5倍,硬質(zhì)合金的1.5倍,鋼的9倍。人造金剛石的強(qiáng)度目前還低于天然金剛石:用于鉆探的人造金剛石強(qiáng)度一般要求在2500MPa以上,即60#單晶單顆粒抗壓強(qiáng)度在85N以上。

硬度高、強(qiáng)度大是金剛石的獨(dú)特性能之一。但它的脆性也大,受到?jīng)_擊載荷易產(chǎn)生裂隙甚至破碎,其動壓強(qiáng)度不及靜壓強(qiáng)度的四分之一。因此,在金剛石鉆進(jìn)中要避免沖破擊碰撞,采取有效的減振、防振措施。

(3)耐磨性好

金剛石具有極高的耐磨性。在空氣中它與金屬的摩擦系數(shù)小于0.1。金剛石的耐磨性是剛玉的90倍,是硬質(zhì)合金的40～200倍,是鋼的2000～5000倍,這就決定了金剛石鉆頭耐磨的特性。金剛石的耐磨性和硬度一樣,也具有各向異性,使用時要注意不同晶面及同一晶面不同方向上的耐磨性是不同的。

2.金剛石的物理性質(zhì)

(1)顏色

純凈的金剛石應(yīng)是無色透明的。天然金剛石由于含有微量雜質(zhì)元素,使之呈現(xiàn)出各種顏色。常見的有淺黃色、淺棕色、淺綠色、玫瑰色和深棕色等。金剛石一般以色淺,透明度高的質(zhì)量好。

(2)密度

金剛石的密度在3.27～3.56g/cm3之間,計算值取3.52g/cm3,它取決于金剛石晶體、雜質(zhì)、包裹體、裂隙等。

(3)電磁性

金剛石一般是電的不良導(dǎo)體,但隨溫度升高,導(dǎo)電率有所增加。但含有少量硼的金剛石(呈天藍(lán)色)其電阻率較低,是良好的半導(dǎo)體材料。

(4)導(dǎo)熱性和熱膨脹性

金剛石具有良好的導(dǎo)熱性,金剛石的導(dǎo)熱率是硬質(zhì)合金的7倍,鉆頭胎體的5倍,一般巖石的10倍以上。這在鉆孔中有足夠沖洗液的沖洗條件下,對冷卻鉆頭十分有利。

金剛石的熱膨脹性,隨溫度變化而不同。低溫時,熱膨脹系數(shù)很低,有利于鉆頭的鑲嵌;隨著溫度升高,熱膨脹系數(shù)劇增。

3.金剛石的化學(xué)性質(zhì)

(1)耐酸堿性

金剛石有很強(qiáng)的耐酸性,常溫時不與酸起化學(xué)反應(yīng),與堿起緩慢作用。因此,可利用強(qiáng)酸來腐蝕廢舊鉆頭,回收金剛石。只有在沸騰溫度下,某些強(qiáng)酸(如硝酸、氫氟酸)對金剛石才有明顯的腐蝕作用。

(2)親油疏水性

金剛石是碳的結(jié)晶體,是非極性礦物,其表面有很強(qiáng)的親油疏水性,能吸附一層油膜,而完全不吸水。因此,在鉆進(jìn)中用乳化沖洗液,能起到良好的潤滑減阻作用。

(二)金剛石的應(yīng)用

由于金剛石具有密度大、硬度高、強(qiáng)度大、耐磨耐酸堿性好,因此,在國民經(jīng)濟(jì)的各個工程領(lǐng)域、特別是在鉆探工程施工中得到了廣泛應(yīng)用。

金剛石可以運(yùn)用到計算機(jī)芯片嗎?

就目前科學(xué)技術(shù)來看,還不可以,因?yàn)楝F(xiàn)在用的是高純度的半導(dǎo)體材料,金剛石不是半導(dǎo)體.不過,我們相信,也許在將來,我們能發(fā)現(xiàn)金剛石的某種特性也是可以用于計算機(jī)內(nèi)部零件的,那是以后科學(xué)家的事了

金剛石能否導(dǎo)電

不能 金剛石碳原子的所有價電子,都形成共價鍵而沒有自由電子,所以沒有導(dǎo)電性.

半導(dǎo)體物理金剛石結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)

其實(shí)半導(dǎo)體物理學(xué)已經(jīng)夠基礎(chǔ)了~學(xué)過大學(xué)物理就行了!除非你要學(xué)的是高等半導(dǎo)體物理,那就得量子力學(xué)、固體物理、固體理論等等都要涉及 ,

金剛石的性質(zhì)是什么?

是鉆石的原材料硬度高 耐磨,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定. 本人嗯喜歡簡單回答,最忌一大串文字的,看到眼花繚亂.

石墨和金剛石的性質(zhì)的用途

石墨由于其特殊結(jié)構(gòu)，而具有如下特殊性質(zhì)：

1） 耐高溫型：石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃，沸點(diǎn)為4250℃，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在2000℃時，石墨強(qiáng)度提高一倍。

2） 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱體。

3） 潤滑性：石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。

4） 化學(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。

5） 可塑性：石墨的韌性好，可年成很薄的薄片。

6） 抗熱震性：石墨在常溫下使用時能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。金剛石物理化學(xué)性質(zhì)

(1)化學(xué)成分：C。常含有Cr、Mn、Ti、Mg、Al、Ca、Si、N、B等。

(2)顏色：常見的為淺黃色、淺黃褐色、淺黃綠色、褐色，無色(淺黃白、白、優(yōu)白)占有一定數(shù)量，玫瑰色、粉紅色、淺藍(lán)色、綠色、黑色、茶色十分稀少。

(3)透明度：無色及淺色金剛石均成透明狀，在無色中的白、優(yōu)白金剛石測定透過率達(dá)95%以上，深色金剛石及具毛玻璃蝕象的透明度減弱呈現(xiàn)半透明狀，當(dāng)金剛石中包體含量增加亦影響透明度。

(4)硬度：摩氏硬度10，新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大于菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大于六面體晶面硬度。

(5)密度：金剛石密度與金剛石晶體中的包含物密切相關(guān)，無色透明質(zhì)純的金剛石密度為3.52g/cm3，當(dāng)具有包含物時密度為3.44~3.53g/cm3。

(6)偏光性：絕大多數(shù)金剛石在偏光下顯示非均性，金剛石屬等軸晶系礦物，理論上應(yīng)為均質(zhì)性，但由金剛石形成于壓力變化的地質(zhì)體中，由于應(yīng)力作用使金剛石晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部錯位，因而顯示不均勻的非均質(zhì)性，表現(xiàn)在消光上的不一致性，干涉色很低的一級灰色，極少數(shù)還可測得一軸晶干涉圖像。

(7)折射率(N)：2.4493(λ436μm)、2.4354(λ486μm)、2.4237(λ546μm)、2.4176(λ589μm)、2.4103(λ656μm)。

(8)反射率(R)：油浸下5.308%，空氣中17.29%。

(9)親油疏水性：金剛石是一種親油疏水性礦物，在晶體表面擦上油質(zhì)后可見暈色，在晶面上滴上油珠立即擴(kuò)散，而滴上水珠則不擴(kuò)散，因此在選礦中利用油選可將金剛石分離出來。

(10)電磁性：金剛石為無磁性重部分礦物(p>2.9)因此在選礦中不能采用電磁選(中磁性、弱磁性)方法。

(11)導(dǎo)電性：絕大多數(shù)金剛石是電介質(zhì)，電阻率：5×104Ω.cm，Ⅰ型及Ⅱ型(Ⅱa)金剛石為絕緣體，比電阻>1016Ω.cm，I型(H b)金剛石為P型半導(dǎo)體，比電阻10~103Ω.cm，溫度上升到600℃或下降到-150℃時，電阻提高。

(12)剛度、強(qiáng)度：金剛石具有極大的彈性模量，是自然界最高的磨削材料，彈性模量達(dá)90000kg/mm。摩擦系數(shù)小，有極高的抗磨能力，因此在金剛石選礦中利用這一特性，采用球磨機(jī)、錐形磨礦機(jī)來分離金剛石。但金剛石極脆，不能承受正向的外力撞擊。

(13)熔點(diǎn)：金剛石熔點(diǎn)達(dá)4000℃，在空氣中燃燒溫度為850~1000℃，在純氧中720~800℃燃燒，金剛石發(fā)出淺藍(lán)色火焰，并轉(zhuǎn)化成二氧化碳。

(14)發(fā)光性：在X射線下金剛石產(chǎn)生天藍(lán)色、淺綠色熒光，在長波、短波紫外線下產(chǎn)生淺黃、天藍(lán)熒光，但有相當(dāng)一部分不發(fā)光。有的在日光下曝曬后發(fā)淺藍(lán)色磷光。陰極射線下顯藍(lán)、綠熒光。

(15)光澤：屬標(biāo)準(zhǔn)金剛光澤，由于熔蝕作用及毛玻璃蝕象等可出現(xiàn)油脂光澤或光澤減弱。

(16)色散：金剛石色散為0.044。在自然光的照射下，具備一定的入射角度在鉆石表面產(chǎn)生分解的光譜色，俗稱火彩(影響鉆石火彩強(qiáng)弱還與體色、凈度、刻面角度等有關(guān))。

(17)熱導(dǎo)性：金剛石熱導(dǎo)性好，熱導(dǎo)率高達(dá)669.89~2009.66W/(m?℃)，其中Ⅱ型(Ⅱa)金剛石熱導(dǎo)性極好，在液氮溫度下為銅的2.5倍，在室溫下為銅的5倍。

(18)熱膨脹：熱膨脹系數(shù)小。

(19)解理：|111|中等，|110|不完全。

(20)斷口：見殼狀。

(21)化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在酸、堿中均不分解，在熔融的硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉中溶解。

金剛石有什么用

可以用來做玻璃刀,經(jīng)過加工來做成鉆石價錢很高.

金剛石有什么用途

金剛石的用途

金剛石就是我們常說的鉆石（鉆石是它的俗稱）,它是一種由純碳組成的礦物.寶石級金剛石（鉆石）,要求晶體完美,無色或色彩鮮艷,透明度高,無裂隙和雜質(zhì),良好的琢磨性能.近年來,小的鉆石亦常用于首飾配鑲.顆粒愈大,愈珍貴.

現(xiàn)今世界通用的鉆石評價四大要素是重量、顏色、凈度和切工,簡稱“4C”標(biāo)準(zhǔn).

金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì),因此也就具有了許多重要的工業(yè)用途,如精細(xì)研磨材料、高硬切割工具、各類鉆頭、拉絲模.金剛石還被作為很多精密儀器的部件.金剛石與石墨同屬于碳的單質(zhì).是一種具有超硬、耐磨、熱敏、傳熱導(dǎo)、半導(dǎo)體及透遠(yuǎn)等優(yōu)異的物理性能,素有“硬度之王”和寶石之王的美稱,金剛石的結(jié)晶體的角度是54度44分8秒.習(xí)慣上人們常將加工過的稱為鉆石,而未加工過的稱為金剛石.

工業(yè)用金剛石常用作刀具、鉆具、研磨、軸承、拉絲模、硬度計壓痕器、鋸片、光學(xué)精密儀器及修整器等.中國工業(yè)用金剛石的主要用項(xiàng)是石材加工、地質(zhì)和石油鉆頭、磨料和修正砂輪、刀具等.

二十世紀(jì)七十年代,現(xiàn)代尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的許多產(chǎn)品,如用于航空工業(yè)的陀螺儀、激光器中的金屬反射鏡,雷達(dá)的波導(dǎo)管內(nèi)腔,激光打印機(jī)中的多面棱鏡,錄像機(jī)磁頭、復(fù)印機(jī)硒鼓、計算機(jī)磁盤基片以及太空望遠(yuǎn)鏡中的大型反射鏡等,都要求得到超光滑的加工表面和高的加工精度.在現(xiàn)實(shí)需求的推動下,在已有的金剛石車削技術(shù)基礎(chǔ)上,天然金剛石刀具超精密鏡面切削技術(shù)得到迅速發(fā)展.

鉆石分為一型和二型兩種,這主要是根據(jù)它是否含有N元素：一型含；二型不含.而藍(lán)色的鉆石是二B型的,是半導(dǎo)體.

Ⅱ型金剛石所具有的優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)性能,在光學(xué)、電子、原子能、空間技術(shù)、高能物理及醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域中起到不可取代的作用,特別在高新精尖技術(shù)領(lǐng)域得到愈益深入的研究和廣泛的應(yīng)用.例如：利用其導(dǎo)熱性,制做超級熱沉材料；利用其透光性,制作各種窗口材料,如作高功率激光器窗口、紅外探測器濾光片；利用其光導(dǎo)性,用于核工業(yè)、自動化技術(shù)及醫(yī)學(xué)；利用其半導(dǎo)體性能,作高功能半導(dǎo)體材料等.總之,更深層次地研究和發(fā)揮Ⅱ型金剛石的特殊性能與作用,將更有助于促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,更大地造福于人類.

金剛石是怎樣形成的？

原生金剛石是在地下深外處(130—180Km)高溫(900—1300℃)高壓(45—60)×108Pa下結(jié)晶而成的，它們儲存在金伯利巖或榴輝巖中，其形成年代相當(dāng)久遠(yuǎn)。南非金伯利礦，橄欖巖型鉆石約形成于距今33億年前，這個年齡幾乎與地球同歲；而奧大利亞阿蓋爾礦、博茨瓦納奧拉伯礦，榴輝巖型的鉆石雖說年輕，也分別已有15.8億年和9.9億年了。藏于如此大的地下深處達(dá)億萬年之久的鉆石晶體要重見天日，得有助于火山噴發(fā)，熔巖流將含有鉆石的巖漿帶入至地球近地表處，或長途遷徒淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管狀礦，后者形成的則為沖積礦。這些礦體歷經(jīng)艱辛開采后，還需經(jīng)過多道處理遴選，才可從中獲怪毛坯金剛石。毛坯金剛石中僅有20%左右可作首飾用途的鉆坯，而大部分只能用于切割、研磨及拋光等工業(yè)用途上。有人曾粗略地估算過，要得到1ct重的鉆石，起碼要開采處理250噸礦石，采獲率是相當(dāng)?shù)偷模蝗绻霃某善枫@中挑選出美鉆，那兩者的比率更是十分懸殊的了。？

已知現(xiàn)今世界上只有三十余個國家和地區(qū)產(chǎn)鉆石，且分布極不均勻，主要集中在澳洲、非洲，次為亞洲和南美洲。其中澳大利亞、扎伊爾、博茨瓦納、前蘇聯(lián)和南非為世界上五大鉆石生產(chǎn)國，占全球鉆坯供應(yīng)量八成有多。

我國鉆礦開發(fā)雖有著較長歷史，清道光年間湘西桃源、常德一帶、山東郯城區(qū)都先后發(fā)現(xiàn)過鉆石。20世紀(jì)中葉湖南還找到過鉆石砂礦。然而，鉆石原生礦床60—70年代僅在遼寧瓦房店、山東蒙陰和貴州東部地區(qū)發(fā)現(xiàn)。？

物以稀為貴。綜觀當(dāng)今世界，鉆石分布范圍小，產(chǎn)量低。加之開采困難，自然鉆石就更顯彌足珍貴了。一顆鉆石，從孕育于地殼巖漿之中至佩戴于您的手上，輾轉(zhuǎn)周游萬里，途經(jīng)數(shù)百人之手，個中開采、加工艱辛復(fù)雜，做成精致的飾品更是藝術(shù)的創(chuàng)造，最后又經(jīng)您慧眼上識，佩戴，才再度炫耀于世，因此，這是一種何等奇特的福緣!

什么是人造金剛石

鉆石由金剛石加工琢磨而成，是珠寶中的貴族，它通明剔透，散發(fā)著清冷高貴的光輝，頗有“出淤泥而不染”的氣質(zhì)。天然金剛石的形成和發(fā)現(xiàn)極為不易，它是碳在地球深部高溫高壓的特殊條件下歷經(jīng)億萬年的“苦修”轉(zhuǎn)化而成的，由于地殼的運(yùn)動，它們從地球的深處來到地表，蘊(yùn)藏在金伯利巖中，從而被人類發(fā)現(xiàn)和開采。

金剛石不僅可以加工成價值連城的珠寶，在工業(yè)中也大有可為。它硬度高、耐磨性好，可廣泛用于切削、磨削、鉆探；由于導(dǎo)熱率高、電絕緣性好，可作為半導(dǎo)體裝置的散熱板；它有優(yōu)良的透光性和耐腐蝕性，在電子工業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用。18世紀(jì)末，人們發(fā)現(xiàn)身價高貴的金剛石竟然是碳的一種同素異形體，從此，制備人造金剛石就成為了許多科學(xué)家的光榮與夢想。

一個世紀(jì)以后，石墨 ——碳的另一種單質(zhì)形式被發(fā)現(xiàn)了，人們便嘗試模擬自然過程，讓石墨在超高溫高壓的環(huán)境下轉(zhuǎn)變成金剛石。為了縮短反應(yīng)時間，需要2 000 ℃高溫和5.5萬個大氣壓的特殊條件。

1955年，美國通用電氣公司專門制造了高溫高壓靜電設(shè)備，得到世界上第一批工業(yè)用人造金剛石小晶體，從而開創(chuàng)了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)人造金剛石磨料的先河，現(xiàn)在他們的年產(chǎn)量在20噸左右；不久，杜邦公司發(fā)明了爆炸法，利用瞬時爆炸產(chǎn)生的高壓和急劇升溫，也獲得了幾毫米大小的人造金剛石。

金剛石薄膜的性能稍遜于金剛石顆粒，在密度和硬度上都要低一些。即便如此，它的耐磨性也是數(shù)一數(shù)二，僅5微米厚的薄膜，壽命也比硬質(zhì)合金鋼長10倍以上。我們知道，唱片的唱針在微小的接觸面上要經(jīng)受極大的壓力，同時要求極長的耐磨壽命，只要在針尖上沉積上一層金剛石薄膜，它就可以輕松上陣了。如果在塑料、玻璃的外面用金剛石薄膜做耐磨涂層，可以大大擴(kuò)展其用途，開發(fā)性能優(yōu)越又經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。

更重要的是，薄膜的出現(xiàn)使金石的應(yīng)用突破了只能作為切削工具的樊籬，使其優(yōu)異的熱、電、聲、光性能得以充分發(fā)揮。目前，金剛石薄膜已應(yīng)用在半導(dǎo)體電子裝置、光學(xué)聲學(xué)裝置、壓力加工和切削加工工具等方面，其發(fā)展速度驚人，在高科技領(lǐng)域更加誘人。