定义与分类:锗锭是一种以锗为主要成分的金属锭。常见的有区熔锗锭,是指用区熔方法提纯得到的锗锭,合格产品纯度在 99.9999% 以上。
后处理
冷却与脱模:区熔结束后,以 2~5℃/min 速率分段降温,500℃以下慢速冷却,防止内应力开裂,冷却后取出锗锭。
切头切尾:切除含高浓度杂质的尾料与籽晶部分,保留中间高纯段。
检测分级:通过电阻率测试、ICP-MS 分析杂质含量,按纯度分级(如 6N、7N、8N),合格产品包装入库,不合格品返回原料重熔。
退火处理(可选):对高纯锗锭进行 400~500℃真空退火,消除内应力,提升晶体完整性,满足半导体单晶制备需求。
锗锭的关键质量指标
纯度等级:核心指标,以 “N” 表示(1N=99%),区熔锗锭主流为 6N~8N,高端半导体应用需 9N 级超高纯锗锭,杂质总量≤0.1ppm。
晶体结构:区熔锗锭需为定向结晶的多晶或准单晶,晶粒尺寸均匀(通常≥5mm),无明显裂纹、缩孔、夹杂等缺陷。
电学性能:电阻率(25℃时)需符合标准,6N 锗锭电阻率通常为 47~53Ω・cm,纯度越高电阻率越稳定。
化学杂质:重点控制 O、C、Fe、Cu、Ni、Si 等杂质,其中 O 含量需≤5ppm(避免影响晶体导电性),重金属杂质≤0.1ppm。
外观与尺寸:银灰色金属光泽,表面无氧化斑、油污,截面呈梯形或矩形,长度通常为 300~600mm,直径 / 宽度根据应用定制。
行业现状与发展趋势
资源与产能:锗为稀缺分散元素,全球探明储量约 8600 吨,中国储量占比 41%,是全球的锗生产国(2023 年产能约 105 吨,占全球 70%),主要产区集中在云南、贵州、四川等地。
市场需求:随着红外探测、5G 通信、半导体芯片等行业的发展,高纯度区熔锗锭需求持续增长,尤其是 8N 级以上超高纯锗锭,市场缺口逐渐扩大。
技术趋势:未来将聚焦于 “提升纯度 + 降低成本”,如开发多场耦合区熔技术(电磁 + 温度梯度)、优化熔区参数控制算法,实现 9N 级锗锭的规模化生产;同时,锗资源的回收利用(如从废旧光纤、半导体器件中回收锗)将成为重要发展方向,缓解资源短缺压力。

