市場價格:鍺錠的市場價格長期維持在較高水平,不同純度等級的鍺錠價格差異顯著,高純鍺錠的回收價格處于每公斤上萬元區(qū)間。
原料預(yù)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(chǎn)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(jīng)去離子水清洗、真空烘干,防止雜質(zhì)帶入后續(xù)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(qū)熔時的縮孔與偏析。
區(qū)熔提純(核心步驟)
熔區(qū)建立:采用高頻感應(yīng)加熱或紅外聚焦加熱,在鍺料中部形成寬度 1~3cm 的窄熔區(qū),溫度控制在鍺熔點(diǎn)(937℃)以上 50~100℃,確保局部熔化、整體固態(tài)。
熔區(qū)移動與多道次提純
以 15~120mm/h 的速率移動熔區(qū),雜質(zhì)隨熔區(qū)向尾料端偏析,純鍺在熔區(qū)前方結(jié)晶。
單次區(qū)熔提純有限,需重復(fù) 8~20 道次,根據(jù)目標(biāo)純度調(diào)整次數(shù),每道次后熔區(qū)反向移動可提升均勻性。
參數(shù)控制:控制加熱功率、熔區(qū)移動速率與溫度梯度,避免局部過熱導(dǎo)致鍺揮發(fā)或石英舟變形,同時減少熱應(yīng)力與晶體缺陷。
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。

