來源：晶格半導體

目前，在太赫茲（遠紅外）頻段最透明的絕緣材料就是高阻的浮區（FZ）單晶硅。這是科研人員不斷的經過實驗并分析得出的結果。實驗的測量分為兩部分，一種是有摻雜的低阻硅，一種是高純的高阻硅。早在上個世紀六十年代，就有加利福尼亞的航空航天公司的研究人員用信道光譜技術( 此法適合干涉測量技術) 測量并用余弦變換分析得到了兩個電阻率都大于10Ωcm，厚度分別為1.9mm和6.4mm硅片的折射率，實驗結果表明了在 20cm^-1 到 140cm^-1 的范圍內，第一個硅片的折射率為3.418，后者的折射率比它稍低，且70cm^-1 以下和120cm^-1 以上的范圍內稍有色散。

七十年代，空軍劍橋研究實驗室的研究人員也對單晶硅進行了遠紅外光譜實驗，并用傅立葉光譜儀分析信道光譜得到一些光學常數，實驗范圍是30cm^-1到350cm^-1，實驗在 300K和 1.5K兩個溫度下進行，樣品厚度為 0.5mm, 結果如圖所示，在兩個溫度下折射率基本一致，吸收系數較低的對應著 1.5K 的測量。此實驗表明了在液氦溫度（1.5K）時和室溫（300K）時一致的光學常數。

日本北海道大學理工學院化學系的研究人員，在八十年代也進行了單晶硅的遠紅外吸收測量實驗。此實驗用了分子科學研究院的 UVSOR 設備的同步射線作為遠紅外源，用紅外鍺熱輻射儀在液氦溫度下探測。測量范圍為 20cm^-1 到 200cm^-1，樣品為分別用卓克拉爾斯基法（C Z）和由浮區法（F Z）生長的硅晶體，其中用 FZ 法生長的單晶硅為高阻硅。兩種生長方法所得的硅的電阻率分別為 9.4±0.3Ωcm和(5±2)×104Ωcm 。所測硅是從 CZ 和 FZ 晶體切割下來的直徑為25mm、厚度大約 3 和 6mm 兩面剖光的盤狀樣品。用測微計測得厚度：CZ ：0.294，0.601cm和FZ: 0.303,0.595cm。

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從 CZ 法得到的晶體被觀察到的雜質感應吸收可由Drude 模型很好的解釋，而用 FZ 法的表明僅有一個弱吸收，我們把這歸因于硅的一個固有（或本征）晶格帶翼。如圖２為 3mm 厚的 CZ 和 FZ 法獲得的硅的透射譜：在 100cm 以下的低頻，CZ 晶體的透射強遞減,而 FZ晶體在整個20-200cm^-1的范圍內幾乎是平的。實驗的分辨率是 3cm^-1。 圖 3 為兩種方法得到的單晶硅的吸收系數圖，在 180cm^-1 到 200cm^-1 的波數范圍內，兩種的吸收系數近似相同，隨著頻率的降低，用 C Z 法得的單晶硅的吸收系數增強，而用 FZ 法得的單晶硅，即高阻硅的吸收系數單調遞減到 40cm^-1 。在低于 40cm^-1 的頻率，吸收系數稍微上升，這可能是由于少數的殘留雜質。盡管這樣，這個測量結果在當時已做出的實驗中，低于 100cm^-1 頻率范圍下的幾倍，因此得知當時那個實驗中所用的浮區法生長的高阻硅的純度較高。當時的文章中用 Drude 模型計算時，假定折射率 n 為常數 3.40-3.42，則把吸收系數α表成洛侖茲函數。在圖３中，低頻區域，洛侖茲函數相當好的重現了一致性，在高頻區域，硅的固有吸收解釋了弱吸收。

另外，原文還提到了用四點探測法和透射法分別測電阻率。用四點探測法是測晶體表面的阻抗，然后變換到假設一個不統一阻率分布的基礎上的真空電阻率。透射法是測沿軸向的平均電阻率。用四點探測法測得的電阻率比透射法測得的結果高 20%。這個偏差可能是由于在硅盤上沿其軸向的電阻率分布不統一所導致的。

紐約IBM Watson研究中心的D.Grischkowsky等人用時域光譜技術(即 TDS)測量了高阻浮區單晶硅的遠紅外吸收和折射率，當時只在 0.2-2THz 的頻率范圍內，如圖4所示為當時測得的遠紅外吸收和折射率。這里，所測樣品是直徑為 50mm，厚度為 20.046mm，電阻率為 10K Ω cm 的高阻浮區硅。他們還測了厚度為20mm，電阻率為 10KΩ cm 的高阻浮區硅。最后發現前者由圖可見折射率為3.418,后者折射率為3.415，吸收系數都小于 0.05cm^-1。

此外，他們還測了厚度為 283μ m、電阻率為 1.15 Ωcm 的ｎ型單晶硅和厚度為 258μm、電阻率為 0.92 Ωcm 的 p 型單晶硅。所測得的輸出脈沖振幅為入射脈沖的 40%,振幅大小和形狀都有大幅度的變化，這些變化是由于樣品內部的吸收、色散以及樣品表面的反射造成的。另外，他們還測了在 0.1-2THz 亞毫米的范圍內電阻率為 0.1 Ωcm(厚度為 260μm)，1 Ωcm,和 10 Ωcm 的 n 型和 p 型硅的吸收和色散。在室溫和在 80k 時進行透射測量，有摻雜的硅的吸收和色散。發現電阻率為 0.1 Ωcm的單晶硅不透明，透射率小于 1 % 。