定義與分類:鍺錠是一種以鍺為主要成分的金屬錠。常見的有區熔鍺錠,是指用區熔方法提純得到的鍺錠,合格產品純度在 99.9999% 以上。
后處理
冷卻與脫模:區熔結束后,以 2~5℃/min 速率分段降溫,500℃以下慢速冷卻,防止內應力開裂,冷卻后取出鍺錠。
切頭切尾:切除含高濃度雜質的尾料與籽晶部分,保留中間高純段。
檢測分級:通過電阻率測試、ICP-MS 分析雜質含量,按純度分級(如 6N、7N、8N),合格產品包裝入庫,不合格品返回原料重熔。
退火處理(可選):對高純鍺錠進行 400~500℃真空退火,消除內應力,提升晶體完整性,滿足半導體單晶制備需求。
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。
行業現狀與發展趨勢?
資源與產能:鍺為稀缺分散元素,全球探明儲量約 8600 噸,中國儲量占比 41%,是全球的鍺生產國(2023 年產能約 105 噸,占全球 70%),主要產區集中在云南、貴州、四川等地。?
市場需求:隨著紅外探測、5G 通信、半導體芯片等行業的發展,高純度區熔鍺錠需求持續增長,尤其是 8N 級以上超高純鍺錠,市場缺口逐漸擴大。?
技術趨勢:未來將聚焦于 “提升純度 + 降低成本”,如開發多場耦合區熔技術(電磁 + 溫度梯度)、優化熔區參數控制算法,實現 9N 級鍺錠的規模化生產;同時,鍺資源的回收利用(如從廢舊光纖、半導體器件中回收鍺)將成為重要發展方向,緩解資源短缺壓力。

