定義與分類:鍺錠是一種以鍺為主要成分的金屬錠。常見的有區(qū)熔鍺錠,是指用區(qū)熔方法提純得到的鍺錠,合格產(chǎn)品純度在 99.9999% 以上。
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。
檢測分級:通過電阻率測試、ICP-MS 分析雜質(zhì)含量,按純度分級(如 6N、7N、8N),合格產(chǎn)品包裝入庫,不合格品返回原料重熔。
退火處理(可選):對高純鍺錠進(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。
鍺錠的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)?
純度等級:核心指標(biāo),以 “N” 表示(1N=99%),區(qū)熔鍺錠主流為 6N~8N,高端半導(dǎo)體應(yīng)用需 9N 級超高純鍺錠,雜質(zhì)總量≤0.1ppm。?
晶體結(jié)構(gòu):區(qū)熔鍺錠需為定向結(jié)晶的多晶或準(zhǔn)單晶,晶粒尺寸均勻(通?!?mm),無明顯裂紋、縮孔、夾雜等缺陷。?
電學(xué)性能:電阻率(25℃時(shí))需符合標(biāo)準(zhǔn),6N 鍺錠電阻率通常為 47~53Ω?cm,純度越高電阻率越穩(wěn)定。?
化學(xué)雜質(zhì):重點(diǎn)控制 O、C、Fe、Cu、Ni、Si 等雜質(zhì),其中 O 含量需≤5ppm(避免影響晶體導(dǎo)電性),重金屬雜質(zhì)≤0.1ppm。?
外觀與尺寸:銀灰色金屬光澤,表面無氧化斑、油污,截面呈梯形或矩形,長度通常為 300~600mm,直徑 / 寬度根據(jù)應(yīng)用定制。
行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢?
資源與產(chǎn)能:鍺為稀缺分散元素,全球探明儲量約 8600 噸,中國儲量占比 41%,是全球的鍺生產(chǎn)國(2023 年產(chǎn)能約 105 噸,占全球 70%),主要產(chǎn)區(qū)集中在云南、貴州、四川等地。?
市場需求:隨著紅外探測、5G 通信、半導(dǎo)體芯片等行業(yè)的發(fā)展,高純度區(qū)熔鍺錠需求持續(xù)增長,尤其是 8N 級以上超高純鍺錠,市場缺口逐漸擴(kuò)大。?
技術(shù)趨勢:未來將聚焦于 “提升純度 + 降低成本”,如開發(fā)多場耦合區(qū)熔技術(shù)(電磁 + 溫度梯度)、優(yōu)化熔區(qū)參數(shù)控制算法,實(shí)現(xiàn) 9N 級鍺錠的規(guī)?;a(chǎn);同時(shí),鍺資源的回收利用(如從廢舊光纖、半導(dǎo)體器件中回收鍺)將成為重要發(fā)展方向,緩解資源短缺壓力。

