선도적인 게르마늄 잉곳 제조업체인 PAM-XIAMEN은 게르마늄(Ge) 결정을 판매하고 있습니다. 자원의 희소성, 뛰어난 광학적 및 물리적 특성으로 인해 게르마늄 소재는 광섬유 시스템, 적외선 광학 시스템, 전자 및 태양광 응용 분야, 감지기 등 첨단 기술 분야에서 널리 사용되며 필요한 중요한 기능성 소재 및 구조용 소재입니다. 전략산업별. Ge 결정에 대해 우리가 채택한 게르마늄 결정 성장의 두 가지 주요 방법인 Czochralski(CZ)와 수직 그라데이션 동결(VGF)을 간략하게 소개합니다. 다양한 게르마늄 결정 특성에 따라 게르마늄 결정의 용도가 다릅니다. 적외선광학 Ge 단결정 및고순도 Ge 단결정이 기사에서 분석됩니다.
1. 게르마늄 결정의 매개변수
항목 1: PAM170113-GE
| 게르마늄 결정 | |
| 성장 방법 | CZ |
| 직경 | 40mm |
| 길이 | 40-50cm |
| 유형 | N형 / 무도핑 |
| 비저항 | > 50Ω-cm |
항목 2: PAM170628-GE
| 4" Ge 단결정 | |
| 크기 | 100.5 +/- 0.3mm |
| 길이 | ≥ 200mm |
| 정위 | (111) +/- 2도 |
| 비저항 | > 40Ω-cm |
| 도펀트 | 도핑 |
| 기본 플랫 | 없음 |
항목 3: PAM190423-GE
| 게르마늄 주괴 | |
| 직경 | 6” |
| 두께 | 75mm |
| 정위 | (100) +/- 1도 |
| 유형 | P 유형/Ga 도핑 |
항목 4: PAM210203-GE
| 광학 등급 게르마늄 크리스탈 | |
| 길이 | 33 +/-0.3mm |
| 결정 방향 | (100) |
| 비저항 | > 30Ω-cm |
| 표면 | 양면 광택 |
| 기본 플랫 | 없음 |
2. 게르마늄 단결정의 성장방법
일반적으로 사용되는 게르마늄 단결정의 제조방법에는 주로 Czochralski법과 Bridgman법(Bridgman)이 있다. 후자에는 HB(Horizontal Bridgman), VB(Vertical Bridgman) 및 VGF(Vertical Gradient Freeze)가 포함됩니다. 기타 성장 방법으로는 열교환법, 배향 결정화법 등이 있습니다. 현재 전 세계적으로 초크랄스키법(Czochralski method)과 수직 구배 응고법(verticalgradient solidification method)이 널리 사용되고 있습니다.
초크랄스키법과 수직 구배 응고법 모두 6N 영역에서 용융된 게르마늄 잉곳을 원료로 사용하며, 게르마늄 단결정의 성장에는 다양한 용도에 따라 서로 다른 미량 금속 원소가 도핑됩니다. 현재의 게르마늄 단결정 성장 장비는 실리콘 단결정 성장 장비의 제조 기술을 채택하고 있다. 성장 장비는 성장 열장, 재료 특성 및 게르마늄 단결정 크기의 특정 요구 사항에 따라 수정됩니다.
게르마늄(Ge) 결정구조
2.1 게르마늄 결정 성장을 위한 CZ 방법
초크랄스키 방법은 주로 파종, 네킹, 숄더 세팅, 숄더 터닝, 동일 직경 및 마무리 공정을 포함합니다. 종자 결정이 용융물 위에 위치하는 경우 먼저 적절한 온도 지점을 찾아 종자 결정을 영역 용융 단일에 담그십시오.크리스탈 게르마늄 잉곳이 녹아서 불균일한 핵생성을 형성합니다. 불균일한 핵생성은 임계 과냉도를 낮추고 핵생성 속도를 크게 높이는 데 유리합니다. 설계된 열장을 통해 세로 및 방사형 온도 분포가 효과적으로 제어된 다음 종자 결정이 회전하여 특정 속도로 끌어 올려지고 새로 응고된 결정이 천천히 종자 결정 위에서 단결정으로 성장합니다.
Czochralski 방법에 의한 게르마늄 결정 성장의 핵심은 단결정 용해로에 합리적인 열장 시스템을 갖추는 것입니다. 더 나은 열장 분포는 종방향 온도 구배를 가능한 한 크게 허용하여 너무 크지 않고 게르마늄 결정 성장을 위한 충분한 전력을 보장하여 메타결정을 방지해야 합니다. 반경 방향 온도 구배는 결정질 인터페이스의 안정성을 보장하기 위해 가능한 한 0이 되는 경향이 있습니다. 또한, 초크랄스키법은 단결정 성장을 위한 장비와 기술이 상대적으로 간단하다. CZ 방법은 자동 제어, 높은 생산 효율성을 실현하기 쉽고 더 큰 직경의 단결정을 쉽게 그릴 수 있어 단결정의 불순물 농도를 더 잘 제어하여 다양한 응용 분야의 요구를 충족시킬 수 있습니다.
2.2 VGF법으로 성장한 Ge 단결정
수직 구배 응고 법칙은 정반대입니다. 종자 결정은 용융물 아래에 위치합니다.
1차적으로 영역 용융된 잉곳형 게르마늄을 파쇄하여 표면을 화학적으로 처리, 세척 및 건조시킨 후 도가니(초크랄스키법의 흑연 도가니와는 달리 일반적으로 질화붕소 도가니를 사용함)에 넣은 후, 석영관. 캡슐화된 석영 튜브는 기술 요구 사항에 따라 게르마늄 단결정로에 배치됩니다.
그런 다음 저전위 성장형 VGF 로의 열장의 종방향 및 반경 방향 온도 구배를 설계합니다. 선택된 기술 매개변수에 따라 컴퓨터 프로그램 그룹 제어 기술은 영역 용융 게르마늄 보울의 점진적인 가열 및 용융과 종자 결정의 성장을 실현하도록 프로그래밍됩니다. 설정된 당김 속도는 석영관의 느린 하강 움직임을 제어하는 데 사용되며 고체-액체인터페이스는 결정 인터페이스의 모양과 성장 속도를 제어하기 위해 정밀하게 냉각됩니다. 마지막으로, 균일성이 높고 응력이 낮은 게르마늄 단결정을 얻기 위해 폐쇄관 결정 어닐링 방법을 사용합니다.
수직경사응고법은 성장속도가 느리고 효율도 낮으나 게르마늄 결정전위가 낮다.
3. 게르마늄 단결정 소재
3.1 적외선 광학에서의 게르마늄 결정 사용
적외선 광학용 게르마늄 단결정은 세계에서 가장 널리 사용되는 적외선 광학 재료 중 하나이며 일반적으로 Czochralski 방법으로 제조됩니다.
또한 적외선 제품 관련 기술의 지속적인 개발 및 성숙으로 인해 생산 비용이 낮아지고 이에 따라 적외선 Ge 제품이상업 분야는 점점 더 광범위해지고 성장률도 훨씬 높아졌습니다. 이제 보다 성숙한 응용 분야는 주로 전력 산업의 예방 및 탐지 분야입니다. 급속한 발전과 대중화로화재 예방, 엔지니어링 건설, 보안, 산불 예방 및 온보드 시스템 분야의 열화상 카메라와 함께 게르마늄 단결정의 적외선 시장은엄청난 잠재력.
3.2 적외선 게르마늄 단결정 성장의 과제
이 단계에서 적외선 게르마늄 결정 성장은 성장 장비 및 기술에 의해 제한됩니다. 일반적으로 더 큰 직경의 게르마늄 단결정을 성장시키는 것은 어렵습니다. 글로벌 성장 수준은 기본적으로 Φ300~400mm 사이입니다. ø500mm보다 큰 항공 및 선박용 게르마늄 창의 특별한 요구를 충족시키기 위해 실리콘 산업의 준단결정 개념이 게르마늄 산업에 도입되었습니다. 준단결정에는 주로 씨없는 잉곳 주조와 씨드 잉곳 주조가 포함됩니다. 그러나 준단결정 기술을 어떻게 정의할지 아직 합의에 이르지 못했고, 업계에서도 합의와 통일된 표준이 없다. 이 기술은 반도체 웨이퍼 연구소의 R&D, 설계 및 처리 능력에 대한 거대한 테스트입니다.
3.3 고순도 게르마늄 단결정 응용
고순도 게르마늄 결정 검출기의 특별한 성능으로 인해 핵물리학, 입자물리학, 천체물리학의 실험 연구에 첫 번째 선택이 되었을 뿐만 아니라 점차 원자력 산업, 의학 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. , 세관 검사 등.
3.4 HP Ge Crystal에 대한 높은 요구 사항
고순도 게르마늄 단결정 소재는 순도 13N의 세계 최고급 게르마늄 제품으로, 고순도 게르마늄 결정 검출기(HPGe) 제조의 핵심 소재다. 검출기의 요구 사항을 충족하려면 게르마늄 단결정의 재료 특성이 보장되어야 합니다. 따라서 게르마늄 단결정의 성장 및 제조과정은 극히 어렵다.
고순도 게르마늄 결정성장을 위해 게르마늄 원료를 존멜팅(zonemelting)으로 정제한 후 반데르포홀(van der Pauw Hall) 측정법으로 전기적 특성을 측정합니다. 존 용융 게르마늄 부울의 불순물 레벨이 10에 도달하면10～1011센티미터- 삼. 원래의 용융 게르마늄 주괴 10개와 비교(13) ～1014센티미터-3, 3배 정도 감소합니다. 이 정제된 영역의 용융 게르마늄을 이용하여 고순도 게르마늄 단결정을 성장시킬 수 있습니다. 결정이 성장한 후 X선 회절 분석, Van der Powell 측정, 광열 이온화 분광법(PTIS) 및 전위 측정을 사용하여 성장한 결정을 특성화합니다. 결정의 불순물 레벨이 10에 도달하면9~10(10) 센티미터-3전위 밀도는 102~104센티미터-2, 검출기를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 고순도 게르마늄 단결정을 제조하는 과정에서는 성장한 결정의 특성을 규명하는 것이 필수적이다.
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