資源分布與產(chǎn)量:鍺在地殼中含量極其稀少,且多伴生于鉛鋅礦、煤礦等礦石中。中國(guó)是世界上的精制鍺生產(chǎn)國(guó),在全世界每年生產(chǎn)的 150 公噸金屬中約占 70%,其他主要生產(chǎn)國(guó)包括俄羅斯和加拿大。
后處理
冷卻與脫模:區(qū)熔結(jié)束后,以 2~5℃/min 速率分段降溫,500℃以下慢速冷卻,防止內(nèi)應(yīng)力開(kāi)裂,冷卻后取出鍺錠。
切頭切尾:切除含高濃度雜質(zhì)的尾料與籽晶部分,保留中間高純段。
檢測(cè)分級(jí):通過(guò)電阻率測(cè)試、ICP-MS 分析雜質(zhì)含量,按純度分級(jí)(如 6N、7N、8N),合格產(chǎn)品包裝入庫(kù),不合格品返回原料重熔。
退火處理(可選):對(duì)高純鍺錠進(jìn)行 400~500℃真空退火,消除內(nèi)應(yīng)力,提升晶體完整性,滿足半導(dǎo)體單晶制備需求。
移動(dòng)速度過(guò)快的影響
雜質(zhì)偏析不徹底,純度不達(dá)標(biāo):快速移動(dòng)時(shí),熔區(qū)向前推進(jìn)速度超過(guò)雜質(zhì)在液相中的擴(kuò)散速度,雜質(zhì)無(wú)法及時(shí)隨熔區(qū)向尾料遷移,會(huì)被 “截留” 在結(jié)晶的固相鍺中,導(dǎo)致鍺錠主體純度下降,無(wú)法達(dá)到 6N 及以上的目標(biāo)純度要求。
晶體生長(zhǎng)不穩(wěn)定,易形成柱狀晶或枝晶:過(guò)快的移動(dòng)速度會(huì)使固 - 液界面變得陡峭,晶體生長(zhǎng)方向紊亂,容易形成柱狀晶或枝晶結(jié)構(gòu),破壞晶體的完整性,后續(xù)加工時(shí)鍺錠易脆斷。
熔區(qū)形態(tài)不穩(wěn)定:速度過(guò)快可能導(dǎo)致熔區(qū)拉長(zhǎng)、變形,甚至出現(xiàn) “斷熔” 現(xiàn)象,造成局部未熔或過(guò)熔,影響整根鍺錠的提純均勻性。
適宜的移動(dòng)速度范圍
區(qū)熔鍺錠的熔區(qū)移動(dòng)速度通常控制在 15~120mm/h,具體需根據(jù)鍺料初始純度、目標(biāo)純度、熔區(qū)寬度調(diào)整:
初始純度低(如 5N 粗鍺)或目標(biāo)純度高(如 7N、8N)時(shí),選擇偏慢的速度(15~40mm/h),保證雜質(zhì)充分偏析;
初始純度較高或追求生產(chǎn)效率時(shí),可適當(dāng)提高速度(60~120mm/h)。

