物理性質:具有銀灰色金屬光澤,條狀,梯形截面,性脆,易斷裂,硬度 5.0 左右,微導電,屬于典型的半導體。其密度為 5.35g/mL,熔點為 937℃,沸點為 2830℃,不溶于鹽酸、硝酸和常堿,但溶于 HF、王水和熱的 NaOH 溶液中。
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。
移動速度過快的影響
雜質偏析不徹底,純度不達標:快速移動時,熔區向前推進速度超過雜質在液相中的擴散速度,雜質無法及時隨熔區向尾料遷移,會被 “截留” 在結晶的固相鍺中,導致鍺錠主體純度下降,無法達到 6N 及以上的目標純度要求。
晶體生長不穩定,易形成柱狀晶或枝晶:過快的移動速度會使固 - 液界面變得陡峭,晶體生長方向紊亂,容易形成柱狀晶或枝晶結構,破壞晶體的完整性,后續加工時鍺錠易脆斷。
熔區形態不穩定:速度過快可能導致熔區拉長、變形,甚至出現 “斷熔” 現象,造成局部未熔或過熔,影響整根鍺錠的提純均勻性。
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。

