資源分布與產量: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國,在全世界每年生產的 150 公噸金屬中約占 70%,其他主要生產國包括俄羅斯和加拿大。
原料預處理
原料選擇:選用純度約 5N(99.999%)的粗鍺錠或還原鍺粉,通常來自 GeCl?水解、GeO?氫還原等工藝產出的初級金屬鍺。
表面凈化:用混合酸(如 HF+HNO?)腐蝕去除表面氧化層與油污,再經去離子水清洗、真空烘干,防止雜質帶入后續工序。
破碎與成型:將凈化后的鍺料破碎成均勻顆粒,壓制成與石英舟適配的條狀或塊狀,減少區熔時的縮孔與偏析。
移動速度過慢的影響
雜質偏析充分,但生產效率低:慢速移動時,熔區與固相鍺的接觸時間長,雜質在固 - 液兩相的分配能充分達到平衡,偏析效果好,能有效將雜質 “推” 向尾料端,利于提升鍺錠主體純度。但過慢的速度會大幅延長單爐生產周期,增加能耗和設備占用成本,降低產能。
易產生成分不均與晶體缺陷:長時間高溫會導致鍺原子擴散過度,可能出現局部成分偏聚;同時,緩慢冷卻易形成粗大晶粒,晶粒間的晶界增多,還可能因熱應力累積產生微裂紋。
鍺揮發損失增加:熔區處于高溫的時間越長,鍺的揮發量越大,不僅降低成品收率,揮發的鍺蒸汽還可能污染爐體或重新凝結在鍺錠表面,引入二次雜質。
鍺錠的關鍵質量指標?
純度等級:核心指標,以 “N” 表示(1N=99%),區熔鍺錠主流為 6N~8N,高端半導體應用需 9N 級超高純鍺錠,雜質總量≤0.1ppm。?
晶體結構:區熔鍺錠需為定向結晶的多晶或準單晶,晶粒尺寸均勻(通常≥5mm),無明顯裂紋、縮孔、夾雜等缺陷。?
電學性能:電阻率(25℃時)需符合標準,6N 鍺錠電阻率通常為 47~53Ω?cm,純度越高電阻率越穩定。?
化學雜質:重點控制 O、C、Fe、Cu、Ni、Si 等雜質,其中 O 含量需≤5ppm(避免影響晶體導電性),重金屬雜質≤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 / 寬度根據應用定制。

