Германий поликристаллический в слитках ГОСТ 16154-70 в Минске

Германий поликристаллический в слитках ГОСТ 16154-70: свойства, марки и применение

Германий поликристаллический в слитках по ГОСТ 16154-70 — полупроводниковый материал с поликристаллической структурой, получаемый восстановлением диоксида германия водородом с последующей направленной кристаллизацией или зонной плавкой. Стандарт нормирует химический состав, геометрические размеры слитков и предельные примеси для марок ГЭ, ГЭС и ГЭМ. Поликристаллическая структура характеризуется произвольной ориентацией зерен, что отличает материал от монокристаллического германия, выращиваемого методом Чохральского.

Технические характеристики и марки

ГОСТ 16154-70 устанавливает три марки поликристаллического германия, различающиеся чистотой и областью применения. Содержание основного вещества для высшей марки достигает 99,9999 % (6N). Лимитируемые примеси — мышьяк, сурьма, бор, фосфор, алюминий, кремний, железо, медь — нормируются в диапазоне 10–10 % масс. Удельное электрическое сопротивление поликристалла при 20 C составляет 0,001–50 Омсм в зависимости от легирования и остаточных примесей.

• ГЭ — германий электронный, содержание основного вещества не менее 99,9999 %, для производства полупроводниковых приборов;
• ГЭС — германий электронный с повышенным содержанием кремния, для солнечных элементов и фотоприемников;
• ГЭМ — германий электронный марочный, для оптических деталей и инфракрасной техники;
• ГОСТ 16154-70 — регламентирует форму, массу и маркировку слитков;
• ГОСТ 19658-81 — смежный стандарт на монокристаллический германий, применяемый для сравнения параметров.

Геометрия слитков и допуски

Слитки поликристаллического германия выпускаются в форме цилиндров или прямоугольных брусков. Диаметр цилиндрических слитков — 40–150 мм, длина — 200–600 мм. Масса одного слитка — от 1 до 12 кг. Поверхность не должна иметь трещин, сколов и включений шлака. Допускается шероховатость поверхности Rz 80–320 мкм после травления. Торцы слитков обрезаются перпендикулярно оси с отклонением не более 3.

Физические свойства и поведение при обработке

Температура плавления германия — 938,3 C. Плотность твердой фазы — 5,323 г/см. Температурный коэффициент линейного расширения в интервале 20–100 C — 5,810 К. Поликристаллический германий хрупок при комнатной температуре, что требует специальных режимов резки: алмазное резание, электроэрозионная обработка или ультразвуковое сверление. При нагреве выше 600 C материал пластичен и поддается горячей деформации. Теплопроводность — 58,6 Вт/(мК) при 300 К.

Области применения

Поликристаллический германий в слитках служит исходной шихтой для выращивания монокристаллов методом Чохральского и горизонтальной направленной кристаллизации. Из него изготавливают подложки для эпитаксиальных структур, оптические окна и линзы для инфракрасных систем с диапазоном 2–14 мкм, а также детекторы гамма-излучения. В волоконно-оптических линиях связи германий применяется как легирующая добавка к кварцевому стеклу для повышения показателя преломления сердцевины.

• Полупроводниковая промышленность — шихта для выращивания монокристаллов, диффузионные и эпитаксиальные процессы;
• Инфракрасная оптика — окна, линзы, призмы для тепловизоров и спектрометров;
• Ядерная энергетика — детекторы гамма-излучения на основе высокочистого германия (HPGe);
• Волоконная оптика — легирование кварцевых заготовок для волоконных световодов;
• Аэрокосмическая отрасль — фотоприемники и солнечные элементы для космических аппаратов.

Условия хранения и транспортировки

Слитки германия хранят в закрытых помещениях при температуре 5–30 C и относительной влажности не более 70 %. Упаковка — полиэтиленовая пленка или герметичные контейнеры с инертным газом для предотвращения окисления поверхности. Транспортировка допускается всеми видами транспорта в условиях, исключающих механические удары и воздействие агрессивных сред. Гарантийный срок хранения — 5 лет со дня изготовления при соблюдении условий.

Вопросы и ответы