物理性質(zhì):具有銀灰色金屬光澤,條狀,梯形截面,性脆,易斷裂,硬度 5.0 左右,微導(dǎo)電,屬于典型的半導(dǎo)體。其密度為 5.35g/mL,熔點(diǎn)為 937℃,沸點(diǎn)為 2830℃,不溶于鹽酸、硝酸和常堿,但溶于 HF、王水和熱的 NaOH 溶液中。
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。中國是世界上的精制鍺生產(chǎn)國,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)國包括俄羅斯和加拿大。
移動速度過快的影響
雜質(zhì)偏析不徹底,純度不達(dá)標(biāo):快速移動時,熔區(qū)向前推進(jìn)速度超過雜質(zhì)在液相中的擴(kuò)散速度,雜質(zhì)無法及時隨熔區(qū)向尾料遷移,會被 “截留” 在結(jié)晶的固相鍺中,導(dǎo)致鍺錠主體純度下降,無法達(dá)到 6N 及以上的目標(biāo)純度要求。
晶體生長不穩(wěn)定,易形成柱狀晶或枝晶:過快的移動速度會使固 - 液界面變得陡峭,晶體生長方向紊亂,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)加工時鍺錠易脆斷。
熔區(qū)形態(tài)不穩(wěn)定:速度過快可能導(dǎo)致熔區(qū)拉長、變形,甚至出現(xiàn) “斷熔” 現(xiàn)象,造成局部未熔或過熔,影響整根鍺錠的提純均勻性。
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(通常≥5mm),無明顯裂紋、縮孔、夾雜等缺陷。?
電學(xué)性能:電阻率(25℃時)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。

