生产方法:真空熔炼法和电化学还原法是当前工业领域生产锗锭应用最广泛的两种核心方法。真空熔炼法是在密闭的高温炉体内,利用真空环境促进低沸点杂质挥发,实现锗的提纯;电化学还原法则是以含锗溶液为原料,通过通入电流使锗离子在阴极析出金属锗。
应用领域:主要用于生产锗颗粒、粉末、合金等。同时,它也是制造锗单晶的原料,还可用于掺锗光纤、氯化锗、红外和特种光学镜片、二级晶体管以及各类含锗化合物靶材等的生产。
移动速度过快的影响
杂质偏析不彻底,纯度不达标:快速移动时,熔区向前推进速度超过杂质在液相中的扩散速度,杂质无法及时随熔区向尾料迁移,会被 “截留” 在结晶的固相锗中,导致锗锭主体纯度下降,无法达到 6N 及以上的目标纯度要求。
晶体生长不稳定,易形成柱状晶或枝晶:过快的移动速度会使固 - 液界面变得陡峭,晶体生长方向紊乱,容易形成柱状晶或枝晶结构,破坏晶体的完整性,后续加工时锗锭易脆断。
熔区形态不稳定:速度过快可能导致熔区拉长、变形,甚至出现 “断熔” 现象,造成局部未熔或过熔,影响整根锗锭的提纯均匀性。
锗锭的核心分类与差异
除了之前重点介绍的区熔锗锭,工业中常见的锗锭还包括以下类型,核心差异集中在提纯工艺、纯度与用途:
类型
提纯方法
纯度范围
关键特点
主要应用
区熔锗锭(FZ-Ge)
水平 / 垂直区熔法
6N~9N(99.9999%~99.9999999%)
杂质偏析彻底,晶体完整性高,半导体特性优异
锗单晶、红外光学材料、半导体器件
真空熔炼锗锭
真空高温熔炼
4N~5N(99.99%~99.999%)
生产效率高,成本较低,纯度适中
锗合金、低档光学部件、含锗化合物原料
电解精炼锗锭
电化学还原 + 精炼
5N~6N
杂质去除效率稳定,适合批量生产
光纤用锗掺杂剂、靶材中间体

