锗单晶

材料说明

锗单晶（Monocrystalline Germanium），是指不含大角晶界或孪晶的锗晶体。呈金刚石型晶体结构，是重要的半导体材料。^[1]

分类

■锗单晶产品又包括太阳能级别锗单晶，红外级锗单晶和探测器级锗单晶

■红外级锗单晶用于制备红外窗口，红外镜头等光学部件的基础材料

■半导体器件用锗单晶用于制作各类晶体管和太阳能电池用基体材料

■探测器级锗单晶用于制备高分辨率γ辐射探测仪

制备

■锗单晶是以区熔锗锭为原料，用直拉法（CZ）法或者垂直梯度法（VGF法）等方法制备的锗单晶体。

■直拉法（CZ）：拉晶前先将设备各部件、合金石英坩埚、高纯锗锭和籽晶进行清洁处理。将高纯锗经配料和掺杂，加入单晶炉的合金石英坩埚中，再经抽真空、熔化，在流通的氩气气氛下，人工引晶放肩和收尾。晶体的等径生长过程中，控制拉速、坩埚和籽晶转速等措施，以及自动控制炉温和单晶直径等技术使其获得直径均匀的产品。经检测、称量，制得锗单晶成品。

■悬浮区熔匀平法：所用的炉子为水平式石英管加热炉，能生产电阻率均匀的锗单晶。

■在高纯金属锗中掺入三价元素如铟、镓、硼等，得到p型锗；

■掺入五价元素如锑、砷、磷等，得到n型锗。

用途

■锗单晶可作晶体管，是第一代晶体管材料。

■锗在电子工业中的用途，已逐渐被硅代替。

■但由于锗的电子和空穴迁移率较硅高，在高速开关电路方面，锗比硅的性能好。

■锗在红外器件、γ辐射探测器方面，有新的用途。

■锗在红外光学中的应用，主要是用来制造红外光学镜头以及保护红外光学镜头的红外光学窗口。60%以上的中低端红外光学镜头为锗单晶制造，50%的高端红外光学镜头为锗单晶制造，锗材料在红外镜头中的应用十分广泛。民用红外镜头中，中小口径镜头单套耗锗量250克左右，大口径为2500克左右。

■军用红外窗口主要应用在飞机和装甲战车上，尤其是直升飞机上用量很大红外光学镜头的应用包括军事应用和民用，在军事上主要用在机载红外镜头，舰载红外镜头，路基红外镜头，车载红外镜头，红外枪瞄镜头，头盔红外镜头，手持红外镜头等。

■民用红外窗口主要应用在各种监控热像仪，夜间辅助驾驶仪上。民用领域主要用在安防，民用车辆，民用船只，民用飞机，警用等。

参考资料

[1] 锗单晶 · 合能阳光[引用日期2012-08-31]