金刚石,石墨,水晶能直接用作半导体材料吗?为什么?
这个问题让人很无语 这三种物质都不能做半导体材料 半导体材料的一个特点是比较多 比较便宜 你难道会用水晶做半导体材料?还有 金刚石 那么硬的东西 你得用什么样的技术来光刻啊什么的呢 但是如果假如一些其他元素 理论上金刚石是可以做成半导体的 不过这个需要很多的条件 所以现在还没有用金刚石做半导体的 石墨本身导电性就很好所以 做半导体很困难 现在的主流半导体材料是硅 宽禁带半导体一般是 砷化镓什么的
金刚石的主要性能与应用
(一)金刚石性能
1.金刚石的力学性质
(1)硬度高
金刚石是世界上已发现矿物中硬度最高的矿物。它的莫氏硬度为10级,其研磨硬度为刚玉(莫氏硬度9级)的150倍,为石英(莫氏硬度7级)的1000倍,是硬合金的6倍,为碳化硅和碳化硼的2～3倍。
金刚石晶面硬度与其结晶体形态有关,八面体的大于十二面体的,十二面体的大于六面的,而且金刚石的晶体硬度还具有各向异性,八面体不同方向上硬度相差不大,十二面体中平行于晶面棱边的硬度最小,六面体中垂直于晶面棱边的硬度最小,而它们对角线方向上硬度最大。因此,在加工表镶钻头时要注意这种方向性。正确利用金刚石各向异性特性,可提高钻头寿命50%～60%。
(2)抗压强度大
金刚石具有极大的抗静压强度(简称强度)。强度的大小取决于金刚石晶体的形态、晶体的完好程度、杂质的成分和含量、晶体的组织结构等。一般浑圆状的、结构完好的金刚石强度大。天然金刚石的抗压强度高达8600MPa,为刚玉的3.5倍,硬质合金的1.5倍,钢的9倍。人造金刚石的强度目前还低于天然金刚石:用于钻探的人造金刚石强度一般要求在2500MPa以上,即60#单晶单颗粒抗压强度在85N以上。
硬度高、强度大是金刚石的独特性能之一。但它的脆性也大,受到冲击载荷易产生裂隙甚至破碎,其动压强度不及静压强度的四分之一。因此,在金刚石钻进中要避免冲破击碰撞,采取有效的减振、防振措施。
(3)耐磨性好
金刚石具有极高的耐磨性。在空气中它与金属的摩擦系数小于0.1。金刚石的耐磨性是刚玉的90倍,是硬质合金的40～200倍,是钢的2000～5000倍,这就决定了金刚石钻头耐磨的特性。金刚石的耐磨性和硬度一样,也具有各向异性,使用时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.金刚石的物理性质
(1)颜色
纯净的金刚石应是无色透明的。天然金刚石由于含有微量杂质元素,使之呈现出各种颜色。常见的有浅黄色、浅棕色、浅绿色、玫瑰色和深棕色等。金刚石一般以色浅,透明度高的质量好。
(2)密度
金刚石的密度在3.27～3.56g/cm3之间,计算值取3.52g/cm3,它取决于金刚石晶体、杂质、包裹体、裂隙等。
(3)电磁性
金刚石一般是电的不良导体,但随温度升高,导电率有所增加。但含有少量硼的金刚石(呈天蓝色)其电阻率较低,是良好的半导体材料。
(4)导热性和热膨胀性
金刚石具有良好的导热性,金刚石的导热率是硬质合金的7倍,钻头胎体的5倍,一般岩石的10倍以上。这在钻孔中有足够冲洗液的冲洗条件下,对冷却钻头十分有利。
金刚石的热膨胀性,随温度变化而不同。低温时,热膨胀系数很低,有利于钻头的镶嵌;随着温度升高,热膨胀系数剧增。
3.金刚石的化学性质
(1)耐酸碱性
金刚石有很强的耐酸性,常温时不与酸起化学反应,与碱起缓慢作用。因此,可利用强酸来腐蚀废旧钻头,回收金刚石。只有在沸腾温度下,某些强酸(如硝酸、氢氟酸)对金刚石才有明显的腐蚀作用。
(2)亲油疏水性
金刚石是碳的结晶体,是非极性矿物,其表面有很强的亲油疏水性,能吸附一层油膜,而完全不吸水。因此,在钻进中用乳化冲洗液,能起到良好的润滑减阻作用。
(二)金刚石的应用
由于金刚石具有密度大、硬度高、强度大、耐磨耐酸碱性好,因此,在国民经济的各个工程领域、特别是在钻探工程施工中得到了广泛应用。
金刚石可以运用到计算机芯片吗?
就目前科学技术来看,还不可以,因为现在用的是高纯度的半导体材料,金刚石不是半导体.不过,我们相信,也许在将来,我们能发现金刚石的某种特性也是可以用于计算机内部零件的,那是以后科学家的事了
金刚石能否导电
不能 金刚石碳原子的所有价电子,都形成共价键而没有自由电子,所以没有导电性.
半导体物理金刚石结构有什么特点
其实半导体物理学已经够基础了~学过大学物理就行了!除非你要学的是高等半导体物理,那就得量子力学、固体物理、固体理论等等都要涉及 ,
金刚石的性质是什么?
是钻石的原材料硬度高 耐磨,化学性质稳定. 本人嗯喜欢简单回答,最忌一大串文字的,看到眼花缭乱.
石墨和金刚石的性质的用途
石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：
1） 耐高温型：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。
2） 导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。
3） 润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。
4） 化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
5） 可塑性：石墨的韧性好，可年成很薄的薄片。
6） 抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。金刚石物理化学性质
(1)化学成分：C。常含有Cr、Mn、Ti、Mg、Al、Ca、Si、N、B等。
(2)颜色：常见的为浅黄色、浅黄褐色、浅黄绿色、褐色，无色(浅黄白、白、优白)占有一定数量，玫瑰色、粉红色、浅蓝色、绿色、黑色、茶色十分稀少。
(3)透明度：无色及浅色金刚石均成透明状，在无色中的白、优白金刚石测定透过率达95%以上，深色金刚石及具毛玻璃蚀象的透明度减弱呈现半透明状，当金刚石中包体含量增加亦影响透明度。
(4)硬度：摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。
(5)密度：金刚石密度与金刚石晶体中的包含物密切相关，无色透明质纯的金刚石密度为3.52g/cm3，当具有包含物时密度为3.44~3.53g/cm3。
(6)偏光性：绝大多数金刚石在偏光下显示非均性，金刚石属等轴晶系矿物，理论上应为均质性，但由金刚石形成于压力变化的地质体中，由于应力作用使金刚石晶体内结构产生局部错位，因而显示不均匀的非均质性，表现在消光上的不一致性，干涉色很低的一级灰色，极少数还可测得一轴晶干涉图像。
(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%，空气中17.29%。
(9)亲油疏水性：金刚石是一种亲油疏水性矿物，在晶体表面擦上油质后可见晕色，在晶面上滴上油珠立即扩散，而滴上水珠则不扩散，因此在选矿中利用油选可将金刚石分离出来。
(10)电磁性：金刚石为无磁性重部分矿物(p>2.9)因此在选矿中不能采用电磁选(中磁性、弱磁性)方法。
(11)导电性：绝大多数金刚石是电介质，电阻率：5×104Ω.cm，Ⅰ型及Ⅱ型(Ⅱa)金刚石为绝缘体，比电阻>1016Ω.cm，I型(H b)金刚石为P型半导体，比电阻10~103Ω.cm，温度上升到600℃或下降到-150℃时，电阻提高。
(12)刚度、强度：金刚石具有极大的弹性模量，是自然界最高的磨削材料，弹性模量达90000kg/mm。摩擦系数小，有极高的抗磨能力，因此在金刚石选矿中利用这一特性，采用球磨机、锥形磨矿机来分离金刚石。但金刚石极脆，不能承受正向的外力撞击。
(13)熔点：金刚石熔点达4000℃，在空气中燃烧温度为850~1000℃，在纯氧中720~800℃燃烧，金刚石发出浅蓝色火焰，并转化成二氧化碳。
(14)发光性：在X射线下金刚石产生天蓝色、浅绿色荧光，在长波、短波紫外线下产生浅黄、天蓝荧光，但有相当一部分不发光。有的在日光下曝晒后发浅蓝色磷光。阴极射线下显蓝、绿荧光。
(15)光泽：属标准金刚光泽，由于熔蚀作用及毛玻璃蚀象等可出现油脂光泽或光泽减弱。
(16)色散：金刚石色散为0.044。在自然光的照射下，具备一定的入射角度在钻石表面产生分解的光谱色，俗称火彩(影响钻石火彩强弱还与体色、净度、刻面角度等有关)。
(17)热导性：金刚石热导性好，热导率高达669.89~2009.66W/(m•℃)，其中Ⅱ型(Ⅱa)金刚石热导性极好，在液氮温度下为铜的2.5倍，在室温下为铜的5倍。
(18)热膨胀：热膨胀系数小。
(19)解理：|111|中等，|110|不完全。
(20)断口：见壳状。
(21)化学稳定性：化学性质非常稳定，在酸、碱中均不分解，在熔融的硝酸钠、硝酸钾、碳酸钠中溶解。
金刚石有什么用
可以用来做玻璃刀,经过加工来做成钻石价钱很高.
金刚石有什么用途
金刚石的用途
金刚石就是我们常说的钻石（钻石是它的俗称）,它是一种由纯碳组成的矿物.宝石级金刚石（钻石）,要求晶体完美,无色或色彩鲜艳,透明度高,无裂隙和杂质,良好的琢磨性能.近年来,小的钻石亦常用于首饰配镶.颗粒愈大,愈珍贵.
现今世界通用的钻石评价四大要素是重量、颜色、净度和切工,简称“4C”标准.
金刚石是自然界中最坚硬的物质,因此也就具有了许多重要的工业用途,如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模.金刚石还被作为很多精密仪器的部件.金刚石与石墨同属于碳的单质.是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能,素有“硬度之王”和宝石之王的美称,金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒.习惯上人们常将加工过的称为钻石,而未加工过的称为金刚石.
工业用金刚石常用作刀具、钻具、研磨、轴承、拉丝模、硬度计压痕器、锯片、光学精密仪器及修整器等.中国工业用金刚石的主要用项是石材加工、地质和石油钻头、磨料和修正砂轮、刀具等.
二十世纪七十年代,现代尖端科学技术领域的许多产品,如用于航空工业的陀螺仪、激光器中的金属反射镜,雷达的波导管内腔,激光打印机中的多面棱镜,录像机磁头、复印机硒鼓、计算机磁盘基片以及太空望远镜中的大型反射镜等,都要求得到超光滑的加工表面和高的加工精度.在现实需求的推动下,在已有的金刚石车削技术基础上,天然金刚石刀具超精密镜面切削技术得到迅速发展.
钻石分为一型和二型两种,这主要是根据它是否含有N元素：一型含；二型不含.而蓝色的钻石是二B型的,是半导体.
Ⅱ型金刚石所具有的优异的光学、热学、电学性能,在光学、电子、原子能、空间技术、高能物理及医学等多种领域中起到不可取代的作用,特别在高新精尖技术领域得到愈益深入的研究和广泛的应用.例如：利用其导热性,制做超级热沉材料；利用其透光性,制作各种窗口材料,如作高功率激光器窗口、红外探测器滤光片；利用其光导性,用于核工业、自动化技术及医学；利用其半导体性能,作高功能半导体材料等.总之,更深层次地研究和发挥Ⅱ型金刚石的特殊性能与作用,将更有助于促进国家经济的发展,更大地造福于人类.
金刚石是怎样形成的？
原生金刚石是在地下深外处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)×108Pa下结晶而成的，它们储存在金伯利岩或榴辉岩中，其形成年代相当久远。南非金伯利矿，橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前，这个年龄几乎与地球同岁；而奥大利亚阿盖尔矿、博茨瓦纳奥拉伯矿，榴辉岩型的钻石虽说年轻，也分别已有15.8亿年和9.9亿年了。藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日，得有助于火山喷发，熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处，或长途迁徒淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管状矿，后者形成的则为冲积矿。这些矿体历经艰辛开采后，还需经过多道处理遴选，才可从中获怪毛坯金刚石。毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯，而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。有人曾粗略地估算过，要得到1ct重的钻石，起码要开采处理250吨矿石，采获率是相当低的；如果想从成品钻中挑选出美钻，那两者的比率更是十分悬殊的了。？
已知现今世界上只有三十余个国家和地区产钻石，且分布极不均匀，主要集中在澳洲、非洲，次为亚洲和南美洲。其中澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、前苏联和南非为世界上五大钻石生产国，占全球钻坯供应量八成有多。
我国钻矿开发虽有着较长历史，清道光年间湘西桃源、常德一带、山东郯城区都先后发现过钻石。20世纪中叶湖南还找到过钻石砂矿。然而，钻石原生矿床60—70年代仅在辽宁瓦房店、山东蒙阴和贵州东部地区发现。？
物以稀为贵。综观当今世界，钻石分布范围小，产量低。加之开采困难，自然钻石就更显弥足珍贵了。一颗钻石，从孕育于地壳岩浆之中至佩戴于您的手上，辗转周游万里，途经数百人之手，个中开采、加工艰辛复杂，做成精致的饰品更是艺术的创造，最后又经您慧眼上识，佩戴，才再度炫耀于世，因此，这是一种何等奇特的福缘!
什么是人造金刚石
钻石由金刚石加工琢磨而成，是珠宝中的贵族，它通明剔透，散发着清冷高贵的光辉，颇有“出淤泥而不染”的气质。天然金刚石的形成和发现极为不易，它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的，由于地壳的运动，它们从地球的深处来到地表，蕴藏在金伯利岩中，从而被人类发现和开采。
金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝，在工业中也大有可为。它硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。18世纪末，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体，从此，制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。
一个世纪以后，石墨 ——碳的另一种单质形式被发现了，人们便尝试模拟自然过程，让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。为了缩短反应时间，需要2 000 ℃高温和5.5万个大气压的特殊条件。
1955年，美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备，得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体，从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河，现在他们的年产量在20吨左右；不久，杜邦公司发明了爆炸法，利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温，也获得了几毫米大小的人造金刚石。
金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒，在密度和硬度上都要低一些。即便如此，它的耐磨性也是数一数二，仅5微米厚的薄膜，寿命也比硬质合金钢长10倍以上。我们知道，唱片的唱针在微小的接触面上要经受极大的压力，同时要求极长的耐磨寿命，只要在针尖上沉积上一层金刚石薄膜，它就可以轻松上阵了。如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜做耐磨涂层，可以大大扩展其用途，开发性能优越又经济的产品。
更重要的是，薄膜的出现使金石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱，使其优异的热、电、声、光性能得以充分发挥。目前，金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面，其发展速度惊人，在高科技领域更加诱人。