金剛石,石墨,水晶能直接用作半導體材料嗎?為什么?
這個問題讓人很無語 這三種物質都不能做半導體材料 半導體材料的一個特點是比較多 比較便宜 你難道會用水晶做半導體材料?還有 金剛石 那么硬的東西 你得用什么樣的技術來光刻啊什么的呢 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體的 石墨本身導電性就很好所以 做半導體很困難 現(xiàn)在的主流半導體材料是硅 寬禁帶半導體一般是 砷化鎵什么的
金剛石的主要性能與應用
(一)金剛石性能
1.金剛石的力學性質
(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晶體形態(tài)有關,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)抗壓強度大
金剛石具有極大的抗靜壓強度(簡稱強度)。強度的大小取決于金剛石晶體的形態(tài)、晶體的完好程度、雜質的成分和含量、晶體的組織結構等。一般渾圓狀的、結構完好的金剛石強度大。天然金剛石的抗壓強度高達8600MPa,為剛玉的3.5倍,硬質合金的1.5倍,鋼的9倍。人造金剛石的強度目前還低于天然金剛石:用于鉆探的人造金剛石強度一般要求在2500MPa以上,即60#單晶單顆?？箟簭姸仍?5N以上。
硬度高、強度大是金剛石的獨特性能之一。但它的脆性也大,受到沖擊載荷易產生裂隙甚至破碎,其動壓強度不及靜壓強度的四分之一。因此,在金剛石鉆進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
(1)顏色
純凈的金剛石應是無色透明的。天然金剛石由于含有微量雜質元素,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、包裹體、裂隙等。
(3)電磁性
金剛石一般是電的不良導體,但隨溫度升高,導電率有所增加。但含有少量硼的金剛石(呈天藍色)其電阻率較低,是良好的半導體材料。
(4)導熱性和熱膨脹性
金剛石具有良好的導熱性,金剛石的導熱率是硬質合金的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.金剛石的化學性質
(1)耐酸堿性
金剛石有很強的耐酸性,常溫時不與酸起化學反應,與堿起緩慢作用。因此,可利用強酸來腐蝕廢舊鉆頭,回收金剛石。只有在沸騰溫度下,某些強酸(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
金剛石是碳的結晶體,是非極性礦物,其表面有很強的親油疏水性,能吸附一層油膜,而完全不吸水。因此,在鉆進中用乳化沖洗液,能起到良好的潤滑減阻作用。
(二)金剛石的應用
由于金剛石具有密度大、硬度高、強度大、耐磨耐酸堿性好,因此,在國民經濟的各個工程領域、特別是在鉆探工程施工中得到了廣泛應用。
金剛石可以運用到計算機芯片嗎?
就目前科學技術來看,還不可以,因為現(xiàn)在用的是高純度的半導體材料,金剛石不是半導體.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內部零件的,那是以后科學家的事了
金剛石能否導電
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,所以沒有導電性.
半導體物理金剛石結構有什么特點
其實半導體物理學已經夠基礎了~學過大學物理就行了!除非你要學的是高等半導體物理,那就得量子力學、固體物理、固體理論等等都要涉及 ,
金剛石的性質是什么?
是鉆石的原材料硬度高 耐磨,化學性質穩(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的用途
石墨由于其特殊結構，而具有如下特殊性質：
1） 耐高溫型：石墨的熔點為3850±50℃，沸點為4250℃，即使經超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強度隨溫度提高而加強，在2000℃時，石墨強度提高一倍。
2） 導電、導熱性：石墨的導電性比一般非金屬礦高一百倍。導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導熱系數(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） 化學穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕。
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，不會產生裂紋。金剛石物理化學性質
(1)化學成分：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，無色透明質純的金剛石密度為3.52g/cm3，當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，理論上應為均質性，但由金剛石形成于壓力變化的地質體中，由于應力作用使金剛石晶體內結構產生局部錯位，因而顯示不均勻的非均質性，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后可見暈色，在晶面上滴上油珠立即擴散，而滴上水珠則不擴散，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)導電性：絕大多數(shù)金剛石是電介質，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、錐形磨礦機來分離金剛石。但金剛石極脆，不能承受正向的外力撞擊。
(13)熔點：金剛石熔點達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)出淺藍色火焰，并轉化成二氧化碳。
(14)發(fā)光性：在X射線下金剛石產生天藍色、淺綠色熒光，在長波、短波紫外線下產生淺黃、天藍熒光，但有相當一部分不發(fā)光。有的在日光下曝曬后發(fā)淺藍色磷光。陰極射線下顯藍、綠熒光。
(15)光澤：屬標準金剛光澤，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生分解的光譜色，俗稱火彩(影響鉆石火彩強弱還與體色、凈度、刻面角度等有關)。
(17)熱導性：金剛石熱導性好，熱導率高達669.89~2009.66W/(m?℃)，其中Ⅱ型(Ⅱa)金剛石熱導性極好，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)化學穩(wěn)定性：化學性質非常穩(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,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”標準.
金剛石是自然界中最堅硬的物質,因此也就具有了許多重要的工業(yè)用途,如精細研磨材料、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.是一種具有超硬、耐磨、熱敏、傳熱導、半導體及透遠等優(yōu)異的物理性能,素有“硬度之王”和寶石之王的美稱,金剛石的結晶體的角度是54度44分8秒.習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、光學精密儀器及修整器等.中國工業(yè)用金剛石的主要用項是石材加工、地質和石油鉆頭、磨料和修正砂輪、刀具等.
二十世紀七十年代,現(xiàn)代尖端科學技術領域的許多產品,如用于航空工業(yè)的陀螺儀、激光器中的金屬反射鏡,雷達的波導管內腔,激光打印機中的多面棱鏡,錄像機磁頭、復印機硒鼓、計算機磁盤基片以及太空望遠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)實需求的推動下,在已有的金剛石車削技術基礎上,天然金剛石刀具超精密鏡面切削技術得到迅速發(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.而藍色的鉆石是二B型的,是半導體.
Ⅱ型金剛石所具有的優(yōu)異的光學、熱學、電學性能,在光學、電子、原子能、空間技術、高能物理及醫(yī)學等多種領域中起到不可取代的作用,特別在高新精尖技術領域得到愈益深入的研究和廣泛的應用.例如：利用其導熱性,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；利用其光導性,用于核工業(yè)、自動化技術及醫(yī)學；利用其半導體性能,作高功能半導體材料等.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,將更有助于促進國家經濟的發(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，其形成年代相當久遠。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。這些礦體歷經艱辛開采后，還需經過多道處理遴選，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?shù)偷?；如果想從成品鉆中挑選出美鉆，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國，占全球鉆坯供應量八成有多。
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。綜觀當今世界，鉆石分布范圍小，產量低。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，輾轉周游萬里，途經數(shù)百人之手，個中開采、加工艱辛復雜，做成精致的飾品更是藝術的創(chuàng)造，最后又經您慧眼上識，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。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億萬年的“苦修”轉化而成的，由于地殼的運動，它們從地球的深處來到地表，蘊藏在金伯利巖中，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；由于導熱率高、電絕緣性好，可作為半導體裝置的散熱板；它有優(yōu)良的透光性和耐腐蝕性，在電子工業(yè)中也得到廣泛應用。18世紀末，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家的光榮與夢想。
一個世紀以后，石墨 ——碳的另一種單質形式被發(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)境下轉變成金剛石。為了縮短反應時間，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)模生產人造金剛石磨料的先河，現(xiàn)在他們的年產量在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，可以大大擴展其用途，開發(fā)性能優(yōu)越又經濟的產品。
更重要的是，薄膜的出現(xiàn)使金石的應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，金剛石薄膜已應用在半導體電子裝置、光學聲學裝置、壓力加工和切削加工工具等方面，其發(fā)展速度驚人，在高科技領域更加誘人。