Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Гост:
ГОСТ 16154-70
Марка:
ГМ-0
Германий поликристаллический в слитках: технические характеристики и применение
Германий поликристаллический в слитках представляет собой промежуточный продукт металлургического передела между восстановленным диоксидом германия и монокристаллическим германием. Материал получают методом зонной плавки или направленной кристаллизации с последующим контролируемым охлаждением. Слитки характеризуются плотностью 5,325,35 г/см, температурой плавления 938,3C и удельным электрическим сопротивлением в диапазоне от 10 до 50 Омсм в зависимости от степени легирования.
Структура поликристаллического германия состоит из хаотично ориентированных кристаллитов размером от 1 до 10 мм. Границы зёрен формируются в процессе охлаждения расплава и определяют механическую прочность слитка. Для удаления примесей применяют многократную зонную перекристаллизацию, обеспечивающую суммарное содержание примесей на уровне 1010 мас.%. Контроль чистоты осуществляется методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и инфракрасной спектроскопии.
Основные параметры слитков
Слитки германия поликристаллического поставляются в формах, удобных для дальнейшей переработки: цилиндрические заготовки диаметром от 20 до 60 мм, пластины прямоугольного сечения, а также нестандартные формы по согласованию с заказчиком. Масса слитков варьируется от 1 до 15 кг. Поверхность слитков после механической обработки имеет шероховатость Ra не более 1,6 мкм, что исключает необходимость дополнительной подготовки перед загрузкой в тигли ростовых установок.
Ключевые физико-химические показатели материала:
- Содержание основного вещества от 99,999 до 99,9999 мас.% (марки ГПЗ-5 и ГПЗ-6);
- Удельное сопротивление от 10 до 50 Омсм при 20C;
- Плотность дислокаций не более 10 см;
- Температурный коэффициент линейного расширения 5,810 К;
- Теплопроводность от 58 до 60 Вт/(мК) при 25C.
Технологические особенности переработки
Поликристаллические слитки служат исходным сырьём для выращивания монокристаллов методом Чохральского или вертикальной зонной плавки. При загрузке в графитовые тигли необходимо учитывать коэффициент заполнения не менее 85% объёма тигля для обеспечения стабильного теплового поля. Перед ростовым процессом слитки подвергают химическому травлению в смеси азотной и плавиковой кислот для удаления поверхностного оксидного слоя толщиной 2050 нм.
Для легирования используются лигатуры на основе галлия, индия или сурьмы с концентрацией от 10 до 10 атомов/см. Точность поддержания температуры расплава в процессе кристаллизации составляет 0,5C, скорость вытягивания от 1 до 5 мм/ч. Полученные монокристаллы диаметром до 150 мм применяются в производстве инфракрасной оптики, детекторов гамма-излучения и подложек для солнечных элементов.
Применение в промышленности
Поликристаллический германий востребован в следующих отраслях:
- Оптоэлектроника изготовление линз и окон для тепловизионных систем, работающих в диапазоне 814 мкм;
- Полупроводниковая промышленность производство подложек для эпитаксиальных структур;
- Ядерная физика детекторы рентгеновского и гамма-излучения с энергетическим разрешением до 0,5 кэВ;
- Фотовольтаика создание многопереходных солнечных элементов для космических аппаратов;
- Металлургия легирующие добавки в сплавы на основе алюминия и меди для повышения прочностных характеристик.
Контроль качества и маркировка
Каждая партия слитков сопровождается паспортом качества с указанием результатов спектрального анализа, данных о содержании газовых примесей (кислород, углерод, азот) и значениях удельного сопротивления. Маркировка наносится на торец слитка методом лазерной гравировки и содержит номер плавки, марку материала и массу. Хранение осуществляется в герметичной упаковке с силикагелем при относительной влажности не более 40% для предотвращения окисления поверхности.
| Марка | Чистота, мас.% | Удельное сопротивление, Омсм | Диаметр слитка, мм | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|
| ГПЗ-5 | 99,999 | от 10 до 30 | от 20 до 40 | от 1 до 8 |
| ГПЗ-6 | 99,9999 | от 20 до 50 | от 30 до 60 | от 3 до 15 |
| ГПЗ-6Л | 99,9999 | от 25 до 45 | от 25 до 50 | от 2 до 10 |
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем поликристаллический германий отличается от монокристаллического?
Поликристаллический материал состоит из множества кристаллитов с разориентированными границами, тогда как монокристалл имеет единую кристаллическую решётку. Поликристаллические слитки используются как промежуточное сырьё для выращивания монокристаллов, поскольку они дешевле в производстве и допускают более гибкую подготовку к ростовому процессу.
Какие примеси контролируются в слитках германия?
Основной контроль ведётся по содержанию бора, алюминия, галлия, индия, мышьяка, сурьмы и фосфора элементов, влияющих на электрические свойства. Дополнительно определяются концентрации кислорода, углерода и кремния, которые могут образовывать преципитаты при кристаллизации.
Какой метод очистки обеспечивает максимальную чистоту германия?
Наибольшую эффективность демонстрирует многократная зонная плавка с числом проходов от 5 до 10. Этот метод позволяет достичь содержания основного вещества до 99,9999 мас.% за счёт перераспределения примесей между жидкой и твёрдой фазами с коэффициентом сегрегации, отличным от единицы.
В каких условиях транспортируется поликристаллический германий?
Слитки упаковываются в вакуумную плёнку с влагопоглотителем и помещаются в жёсткую тару из фанеры или металла. Транспортировка допускается при температуре от 20 до +40C без ограничений по влажности при условии сохранения герметичности упаковки.