碳化硅折射率

碳化硅（通常称为碳化硅）是一种具有多种用途的工业材料。碳化硅由六方沃氏体晶体结构组成，在工业上有多种用途；而具有锌混晶结构的贝塔变体的商业潜力较小。

由 a-SiC 制成的晶粒的实验室消光光谱与天文观测结果非常吻合。测量和理论都证实了它的折射率。

折射率

碳化硅（通常称为碳化硅）是一种由硅和碳组成的极其坚硬的化合物。碳化硅通常用作磨料，但由于其出色的导热性、电场强度、最大电流密度特性和导热性能，碳化硅在高温/高压电子产品中也被证明是必不可少的。碳化硅还有望成为从近红外波长到中红外波长的非线性光子材料。

与许多材料一样，碳化硅的折射率取决于穿过它的光的波长。标准折射率测量通常使用 589 纳米波长的 "黄色双色 "钠 D 线来获得标准测量值。虽然温度和压力/应力会影响其折射率值，但其性能往往会随着时间的推移而保持相当一致；其他影响因素还包括其成分--尽管这些影响往往只占很小的百分比。

碳化硅的折射率仍会随厚度变化，这是在设计包含这种材料的光学系统时必须掌握的知识。图 9(a)就是一个很好的例子，它显示了碳化硅与硅之比增加的 4H-SiC 薄膜的高频折射率如何随时间变化（碳化硅与硅之比的高频折射率变化）。

随着比率的增加，高频折射率会降低，直接带隙会扩大，这是由于自由电荷载流子的浓度增加导致材料结构发生变化。

4H-SiC 的低频折射率也会随着碳硅比例的变化而变化，但变化更为缓慢。这种变化可归因于杂质浓度的增加改变了其原子结构，从而导致变化。

碳化硅有多种多晶形态。其中最常见的是α碳化硅，它是在摄氏 1700 度以上的高温下形成的，具有类似于沃氏体的六方晶体结构。Beta 碳化硅在低于这一临界温度范围内形成锌混晶结构，但不太流行，仅用于某些商业应用。

消亡系数

消光系数衡量的是材料的折射率如何影响其吸收光线的能力。消光系数越高，意味着吸收的光线越多；当光线从空气中进入密度较大的介质（如碳化硅）时，其速度会降低，并根据折射率发生弯曲；这一因素还决定了光线传输或反射的比例，从而影响涂层的视觉效果。

碳化硅的折射率和消光系数取决于其沉积条件，而沉积条件会影响其物理性质。例如，在沉积过程中增加气体流量比会导致涂层结构更加致密。这将导致消光系数值增加，因为形成的涂层更加致密。

研究人员还注意到，在高沉积室压力下沉积的碳化硅涂层的消光系数随沉积室压力的变化而变化，在较高压力下沉积的涂层的消光系数比在较低压力下沉积的涂层的消光系数低。这可能是由于碳降低了 400 纳米以下波长的透射率，从而降低了采用这种沉积方法沉积的碳化硅涂层的消光系数。

涂层的消光系数由其厚度和多孔性决定，较厚和多孔的材料消光系数较低，能透过更多的光。此外，在较高氮浓度下沉积的 PECVD 碳化硅涂层往往比在较低浓度下沉积的涂层显示出更大的干涉最大值。

在这项研究中，使用紫外可见透射光谱仪在 435.8 至 650.9 纳米的不同波长范围内分别使用普通折射率和非普通折射率公式测量了 2H SiC 的折射率和消光系数。根据波长绘制的曲线，这些测量值被拟合到普通指数与非常指数公式中进行分析；发现 546.1 纳米波长处消光系数的平均值为 0.0616，这表明在该波长处所有样品的消光系数几乎一致。

物理因素

碳化硅（SiC）是一种由碳和硅组成的无机化学化合物，在自然界中通常以稀有矿物莫桑石的形式存在。碳化硅以粉末或晶体的形式大量生产，可用作磨料或防弹背心中的陶瓷片；较大的单晶体还可烧结成单颗宝石，用于装饰表面或作为珠宝佩戴。碳化硅具有优异的导热性、耐化学性和低热膨胀性，是高温环境下提高功率密度的理想材料。

碳化硅的物理特性使其成为光子应用（包括光子捕获）的理想材料。碳化硅具有宽能隙、良好的热传导性和高电场击穿强度，是光子应用的理想材料；碳化硅的刚性和低热膨胀性使其成为望远镜反射镜（如赫歇尔和盖亚太空观测站上的反射镜）的绝佳材料选择。

碳化硅在相关波长上具有低光学损耗和高透射率的特点，同时还具有出色的导电性和电场击穿强度，因此是激光应用领域的理想材料选择。

碳化硅的硬度和热稳定性与其出色的硬度特性相结合，使其成为为卫星和空间探测器提供动力的上佳材料。这一点在利用化学气相沉积技术用作天文望远镜反射镜的大型多晶硅碳化硅圆盘上尤为明显；这种圆盘的直径可达 3.5 米（11.5 英尺）。

天文观测使用的测量方法可让科学家探测天体的消光和透射光谱，为科学家提供有关天体特性和行为的关键数据。这些光谱为了解恒星和星系的半径和组成数据提供了重要依据；实验室中硅酸铝晶粒的消光光谱与观测数据非常吻合，使科学家能够将恒星和星系图像中的特征直接归因于特定的天体。

压力依赖性

碳化硅的折射率会随着其所处环境（如放置在基底上）的温度和压力而变化；其光学特性取决于在沉积材料薄膜时所选择的基底类型。此外，这种变化可能存在于由沉积在不同基底上的相同材料组成的样品中，也可能存在于具有类似特性的材料之间。

碳化硅的折射率可通过测量不同波长激光束反射产生的干涉图案进行实验测定。测量方法是将光线照射到晶片表面，观察激光反射回来时形成的图案；然后必须在不同的温度和压力条件下重复这一测量过程，以确定其折射率值。

碳化硅具有高熔点、导电性和热稳定性等特性，是一种非常有用的材料。此外，碳化硅还具有抗腐蚀性，因此适用于工作频率较高和带隙较宽的大功率电子设备。

无定形碳化硅（a-SiC），又称二氧化硅碳化物，是一种非常灵活的材料。a-SiC 可以通过改变成分或硅碳比和密度比，定制成各种晶体结构和组成，从而进一步控制光学、化学和机械性能。沉积方法还可允许 H:SiC 含量进一步优化性能。

A-SiC 可通过 Lely 工艺生产，即在 2500 摄氏度的氩气环境中生长硅和碳的混合物，然后在较低温度下结晶；或通过硅烷、氢和氮的等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 工艺生产。A-SiC 通常形成立方相，但也可以通过提高或降低生长温度形成六方相、四方相和单斜相。