Слитки германия для полупроводниковой и оптоэлектронной промышленности
Германий в слитках высокочистый материал с содержанием основного вещества от 99,999% (5N) до 99,9999% (6N), получаемый методом зонной плавки или направленной кристаллизации. Слитки германия поставляются в форме цилиндрических заготовок диаметром от 20 до 60 мм, длиной от 100 до 500 мм, с ориентацией кристаллографической плоскости (100), (111) или (110). Материал характеризуется шириной запрещённой зоны 0,67 эВ, плотностью 5,323 г/см и температурой плавления 938,3C.
Основное применение слитков германия выращивание монокристаллических подложек для эпитаксиальных структур, используемых в производстве ИК-оптики, фотодетекторов, солнечных батарей космического назначения и высокочастотных транзисторов. Легирование галлием, сурьмой или индием выполняется на стадии выращивания кристалла для получения заданных электрофизических параметров: удельного сопротивления от 0,001 до 40 Омсм и плотности дислокаций не более 5000 см.
Технические характеристики слитков германия
Контроль качества слитков германия выполняется на каждом этапе производства. Аттестация включает измерение удельного сопротивления четырехзондовым методом, определение типа проводимости методом термозонда, оценку плотности дислокаций методом селективного травления и анализ примесного состава методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС).
| Параметр | Значение для марки ГЭ-5 | Значение для марки ГЭ-6 | Метод контроля | Нормативный документ |
|---|---|---|---|---|
| Содержание основного вещества | 99,999% | 99,9999% | ИСП-МС | ТУ 48-4-456-74 |
| Удельное сопротивление | от 5 до 40 Омсм | от 10 до 40 Омсм | Четырехзондовый метод | ГОСТ 24392-80 |
| Плотность дислокаций | не более 5000 см | не более 3000 см | Селективное травление | ГОСТ 17709-79 |
| Диаметр слитка | от 20 до 50 мм | от 25 до 60 мм | Микрометраж | ТУ 48-4-456-74 |
| Ориентация | (100), (111) | (100), (110) | Рентгеновская дифрактометрия | ГОСТ 16837-79 |
Марки и классификация слитков германия
В зависимости от назначения слитки германия разделяют на следующие категории:
- Марка ГЭ-5 поликристаллические слитки для выращивания монокристаллов методом Чохральского, применяемых в производстве ИК-оптики и фотоприемников.
- Марка ГЭ-6 монокристаллические слитки с контролируемой ориентацией для эпитаксиальных структур в микроэлектронике.
- Легированные слитки материал с заданным содержанием галлия (p-тип) или сурьмы (n-тип) для детекторов гамма-излучения.
- Слитки для оптики германий с коэффициентом пропускания в диапазоне от 2 до 14 мкм не менее 45% для линз тепловизоров.
Применение слитков германия в промышленности
Слитки германия используются в качестве исходного сырья для производства подложек диаметром от 50 до 200 мм, применяемых в следующих областях:
- Производство фотодетекторов для волоконно-оптических линий связи с рабочей длиной волны от 1,3 до 1,6 мкм.
- Изготовление линз и окон для тепловизионных систем, работающих в спектральном диапазоне от 8 до 14 мкм.
- Создание солнечных фотоэлектрических преобразователей для космических аппаратов с КПД до 40%.
- Выращивание эпитаксиальных структур SiGe для высокочастотных транзисторов с граничной частотой до 500 ГГц.
- Производство детекторов гамма-излучения для спектрометрии в ядерной физике и радиационном контроле.
Условия поставки и хранения
Слитки германия поставляются в вакуумной упаковке из полиэтиленовой пленки с влагопоглотителем, уложенные в жесткие транспортные контейнеры. Хранение осуществляется в сухих помещениях при температуре от 15 до 25C и относительной влажности не более 60%. Транспортировка допускается всеми видами крытого транспорта при условии защиты от механических повреждений и атмосферных осадков. Гарантийный срок хранения 12 месяцев с даты отгрузки.
Вопросы и ответы (FAQ)
Какая чистота германия требуется для ИК-оптики?
Для оптических элементов тепловизионных систем используется германий чистотой не менее 99,999% (5N). Материал должен обеспечивать коэффициент пропускания не менее 45% в диапазоне от 8 до 14 мкм при толщине подложки 10 мм.
Какой метод выращивания монокристаллов германия применяется?
Промышленное выращивание монокристаллов германия выполняется методом Чохральского с вытягиванием кристалла из расплава в атмосфере аргона. Для получения сверхчистого материала используется зонная плавка с многократным проходом зоны.
Какие примеси контролируются в слитках германия?
Контролируется содержание бора, алюминия, галлия, мышьяка, сурьмы, фосфора, меди, железа, никеля и цинка. Суммарное содержание контролируемых примесей не превышает 0,001% для марки ГЭ-5 и 0,0001% для марки ГЭ-6.
Возможна ли поставка слитков германия с индивидуальными параметрами?
Допускается изготовление слитков с заданным уровнем легирования, ориентацией кристаллографической плоскости и геометрическими размерами по согласованному техническому заданию. Минимальная партия 5 кг.
