PAM-XIAMEN, ведущий производитель германиевых слитков, продает германиевые (Ge) кристаллы. Из-за нехватки ресурсов, превосходных оптических и физических свойств германиевый материал широко используется в высокотехнологичных областях, таких как волоконно-оптические системы, инфракрасные оптические системы, электроника и солнечные устройства, детекторы, и является важным функциональным материалом и требуемым конструкционным материалом. по стратегическим отраслям. Что касается кристалла Ge, кратко представлены два основных метода выращивания кристаллов германия: метод Чохральского (CZ) и замораживание в вертикальном градиенте (VGF). Согласно различным свойствам кристаллов германия, кристаллы германия имеют различное применение. Инфракрасный оптический монокристалл Ge имонокристалл Ge высокой чистотыанализируются в этой статье.
1. Параметры кристалла германия
Пункт 1: PAM170113-GE
| Пункт | Кристалл германия |
| Метод роста | CZ |
| Диаметр | 40 мм |
| Длина | 40-50 см |
| Тип | N Тип / Нелегированный |
| удельное сопротивление | > 50 Ом-см |
Пункт 2: PAM170628-GE
| Пункт | 4-дюймовый монокристалл Ge |
| Размер | 100,5 +/- 0,3 мм |
| Длина | ≥ 200 мм |
| Ориентация | (111) +/- 2 град. |
| удельное сопротивление | > 40 Ом-см |
| добавка | нелегированный |
| Первичная квартира | Ни один |
Пункт 3: PAM190423-GE
| Пункт | Германиевый слиток |
| Диаметр | 6” |
| Толщина | 75мм |
| Ориентация | (100) +/- 1 град. |
| Тип | P-тип/Ga легированный |
Пункт 4: PAM210203-GE
| Пункт | Кристалл германия оптического класса |
| Длина | 33 +/-0,3 мм |
| Кристаллическая ориентация | (100) |
| удельное сопротивление | > 30 Ом-см |
| Поверхность | Двухсторонняя полировка |
| Первичная квартира | Ни один |
2. Методы выращивания монокристалла германия
Обычно используемые методы получения монокристаллов германия в основном включают метод Чохральского и метод Бриджмена (Bridgeman). Последний включает в себя горизонтальный Бриджмен (HB), вертикальный Бриджмен (VB) и вертикальную градиентную заморозку (VGF). Другие методы роста включают теплообмен, метод ориентированной кристаллизации и т. д. В настоящее время в мире широко используются метод Чохральского и метод вертикального градиента затвердевания.
Как в методе Чохральского, так и в методе затвердевания с вертикальным градиентом в качестве сырья используются слитки германия зонной плавки 6N, а для выращивания монокристалла германия используются различные микроэлементы для различных целей. Нынешнее оборудование для выращивания монокристаллов германия использует технологию производства оборудования для выращивания монокристаллов кремния. Оборудование для выращивания модифицируется в соответствии с конкретными требованиями теплового поля роста, свойств материала и размера монокристалла германия.
Кристаллическая структура германия (Ge)
2.1 Метод CZ для выращивания кристаллов германия
Метод Чохральского в основном включает процессы затравки, образования шейки, установки уступов, точения уступов, одинакового диаметра и отделки. Если затравочный кристалл расположен над расплавом, сначала найдите подходящую температурную точку и погрузите затравочный кристалл в зону расплава.расплав кристаллического германия в слитке с образованием неравномерного зародышеобразования. Неравномерное зародышеобразование полезно для снижения критической степени переохлаждения и значительного увеличения скорости зародышеобразования. Благодаря разработанному тепловому полю эффективно контролируется продольное и радиальное распределение температуры, а затем затравочный кристалл вращается и вытягивается с определенной скоростью, а вновь затвердевший кристалл медленно превращается в монокристалл на затравочном кристалле.
Ключом к выращиванию кристаллов германия методом Чохральского является оснащение печи для монокристалла разумной системой теплового поля. Лучшее распределение теплового поля должно позволить продольному градиенту температуры быть как можно большим, чтобы обеспечить достаточную мощность для роста кристаллов германия, не будучи слишком большим, избегая образования метакристаллов. Радиальный градиент температуры максимально стремится к нулю, чтобы обеспечить стабильность границы раздела кристаллов. Кроме того, оборудование и технология метода Чохральского для выращивания монокристаллов относительно просты. Метод CZ отличается простотой реализации автоматического управления, высокой эффективностью производства и простотой изготовления монокристаллов большего диаметра, что позволяет лучше контролировать концентрацию примесей в монокристаллах для удовлетворения потребностей различных приложений.
2.2. Монокристалл Ge, выращенный методом VGF
Вертикально-градиентный закон затвердевания прямо противоположный, затравочный кристалл располагается ниже расплава.
Сначала разламывают слиток германия зонной плавки, поверхность химически обрабатывают, очищают и сушат, затем помещают в тигель (в отличие от графитового тигля метода Чохральского, обычно используется тигель из нитрида бора), а затем герметизируют в вакууме с кварцевая трубка. Капсулированная кварцевая трубка помещается в германиевую монокристаллическую печь в соответствии с техническими требованиями.
Затем спроектируйте продольные и радиальные температурные градиенты теплового поля печи VGF с низким ростом дислокаций. В соответствии с выбранными техническими параметрами технология группового управления компьютерной программой запрограммирована на постепенный нагрев и плавление зонно-расплавленной германиевой були и рост затравочного кристалла. Установленная скорость вытягивания используется для управления медленным движением кварцевой трубки вниз иИнтерфейс точно охлаждается, чтобы контролировать форму и скорость роста интерфейса кристалла. Наконец, метод отжига кристаллов в закрытой трубке используется для получения монокристалла германия с высокой однородностью и низким напряжением.
Хотя метод затвердевания с вертикальным градиентом имеет низкую скорость роста и низкую эффективность, дислокации кристаллов германия невелики.
3. Материал монокристалла германия
3.1 Использование кристаллов германия в инфракрасной оптике
Монокристалл германия для инфракрасной оптики является одним из наиболее широко используемых в мире материалов для инфракрасной оптики, который обычно получают методом Чохральского.
Кроме того, постоянное развитие и зрелость технологий, связанных с инфракрасными продуктами, что приводит к снижению себестоимости продукции, тем самым применение инфракрасных продуктов Ge вКоммерческая сфера становится все более обширной, и темпы ее роста намного выше. Сейчас более зрелые приложения в основном касаются предотвращения и обнаружения электроэнергетики. В связи с бурным развитием и популяризациейтепловизионные камеры в области противопожарной защиты, инженерного строительства, безопасности, лесопожарной защиты и бортовых систем, инфракрасный рынок монокристаллов германияогромный потенциал.
3.2 Проблемы выращивания монокристаллов германия в инфракрасном диапазоне
На данном этапе выращивание кристаллов германия в инфракрасном диапазоне ограничено оборудованием и технологиями выращивания. Выращивание монокристаллов германия большего диаметра обычно затруднено. Глобальный уровень роста в основном составляет от φ300 до 400 мм. Чтобы удовлетворить особые потребности в бортовых и корабельных германиевых окнах диаметром более 500 мм, в германиевую промышленность была введена концепция квази-монокристалла в кремниевой промышленности. Квазимонокристаллы в основном включают отливку в слитки без затравки и отливку в слитки с затравкой. Однако в отношении того, как определить технологию квази-монокристалла, еще не достигнут консенсус, и в отрасли нет консенсуса и единого стандарта. Эта технология является огромным испытанием для исследований и разработок, проектирования и обработки в лабораториях полупроводниковых пластин.
3.3 Применение монокристалла германия высокой чистоты
Благодаря особым характеристикам детектора на кристалле германия высокой чистоты он не только стал первым выбором для экспериментальных исследований в области ядерной физики, физики элементарных частиц и астрофизики, но также постепенно стал применяться во многих областях, таких как атомная промышленность, медицина. , таможенный досмотр и так далее.
3.4 Высокие требования к HP Ge Crystal
Высокочистый монокристаллический германиевый материал является самым высококачественным германиевым продуктом в мире с чистотой 13N и является основным материалом для производства высокочистого германиевого кристаллического детектора (HPGe). Чтобы соответствовать требованиям детектора, должны быть гарантированы свойства материала монокристалла германия. Поэтому процесс выращивания и получения монокристалла германия чрезвычайно сложен.
Для выращивания кристаллов высокочистого германия германиевое сырье очищают зонной плавкой, а затем измеряют электрические свойства методом Ван-дер-Пау-Холла. Если уровень примеси германиевой були зонной плавки достигает 1010～1011см- 3. По сравнению с исходной зоной выплавляли слиток германия массой 1013 ～1014см-3, она уменьшается на 3 порядка. Этот расплавленный в зоне очистки германий может быть использован для выращивания высокочистых монокристаллов германия. После выращивания кристалла для характеристики выращенного кристалла используются рентгеноструктурный анализ, измерение Ван-дер-Пауэлла, фототермоионизационная спектроскопия (PTIS) и измерение дислокаций. Если уровень примеси кристалла достигает 109～1010 см-3а плотность дислокаций составляет от 102～104см-2, его можно использовать для изготовления детектора. Поэтому при получении монокристаллов германия высокой чистоты необходимо охарактеризовать выращенные кристаллы.
Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресуvictorchan@powerwaywafer.com и powerwaymaterial@gmail.com.