壊れたら直そう日記


さくらぃ(櫻井啓一郎)の私的な日記です。なお、最近はもっぱら[ついったー] を使っています。一覧はこちら(twilog)
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2005-03-15 (Tue)

シリコンと金属光沢

シリコンは何故金属光沢を示すか。うひ。俺の技量で説明できるかしらん(汗

えーと最初に「金属光沢」とはなんぞや、というのを明確にしておきましょう。

「光沢」は、

・表面がつるぴか=可視光の波長(0.38〜0.78μm)のスケールで見て滑らか

という、物理的な形状から来ています。だからシリコンも、表面をざらざらにしてやれば「光沢」は失います。

ではなぜ「金属」風に見えるかと言うと、

反射率が(わりと)高い

せいです。可視光での反射率は35〜70%程度で、しかも可視光をわりと万遍なく反射するため、そのように見えます。

ただしアルミなどの金属が可視光全域で90%前後の反射率を持つのに比べ、シリコンのそれは半分程度です。このため灰色がかって見えます(強いて言うと赤色の方は反射率が低く、青みが強くなります)。

_

じゃぁ何故反射率が(わりと)高いのか、という話ですが。

物質が光を吸収したり反射したりする場合、まず光に反応して物質中の電子が動きます。この電子のふるまいが物質の光学的性質を決めます。

・金属の場合、大量にある自由電子が光に反応して振動しますが、この時、自由電子は光が金属の中に侵入するのを妨げるような動きをして、光を反射します。また金属中での自由電子の動きは阻害されにくいため、結果的に金属の反射率は極めて高くなります。

・一方のシリコンの場合、ご指摘のように自由電子は殆どありません。殆どの電子はシリコンの原子核に「捕まった」状態です(束縛電子)。しかしこの状態においても、可視光程度のエネルギーを持った光を受けると、簡単に電子の「捕まり具合」が変わります(バンド間遷移など)。電子は光に反応してこの「捕まり具合」を変化させることで、光を反射させます。(あくまでも「捕まったまま」での変化ですので、色々と制限があります。結果的に、金属よりは反射率が落ちます。)

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イメージとしては「シリコンでも、ある程度のエネルギーを貰えば電子が金属の場合にちょっと似た挙動を示すから」という所でしょうか。実際には複数の機構が影響しているので、正確さを欠きますが。

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実を言うと私も学部時代は物性が一番苦手で赤点ばっかでした。ということであまりに酷く間違ってる所があれば適宜指摘よろしくです>識者の方々

苦手なのがくやしいからこの分野に入ったのよね…(^^;

参考情報

などと書いてみましたが、こちらの

物性なんでもQ&A

にわりとズバリな内容がありますな。こちらとか。屈折率が高いから、という説明。

本日のツッコミ(全1件) [ツッコミを入れる]
熱風次郎 (2005-03-17 (Thu) 00:57)

あの…。<br>物性好きなんですよ…。<br><br>師匠って呼んで良いですか?


Written by "バカ殿"さくらぃ
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