锗单晶材料的发展现状

锗因其资源稀缺、优异的光学和物理性能,广泛应用于光纤系统、红外光学系统、电子和太阳能应用、探测器等高科技领域,是战略性产业所需的重要功能材料和结构材料.简单介绍了目前国内锗单晶生长的两种主要方法:直拉法(Czochralski,CZ)和垂直梯度凝固法(vertical gradient freeze,VGF).对国内和...     

双段式加热锗单晶生长设备的结构设计

锗单晶和锗单晶片是重要的半导体材料,锗单晶的生长广泛采用的是CZ(直拉)法,其主要结构包括底座及立柱装置、下传动装置、主炉室、插板阀、副炉室、籽晶提升旋转机构、液压驱动装置、真空系统、充气系统及水冷系统等。     

锗酸盐激光晶体的探索

从晶体结构上分析了锗酸盐的单晶生长和作为激光晶体基质的特点,并介绍了锗酸盐作为可调谐激光晶体,自倍频晶体,高转换效率和低泵浦阈值的激光晶体的研究及进展。     

悬浮区熔法生长锗单晶

采用悬浮区熔工艺,生长出了最大直径(等径部分)22 mm的<100>晶向锗单晶,单晶等径长度20 mm,总长度80 mm。为减小锗单晶生长中的重力作用,并提高温度梯度以增强结晶趋动力,特别设计了锗单晶生长用的加热线圈,包括设计线圈的内径为18 mm,线圈的下表面设计为0°的平角,上表面设计成9°的锥形等。改进后的加热线圈有效地减小了熔体的质量,消除了熔体因重力作用而引起的下坠及因下坠而在上界面形成的无法熔化的腰带。实验表明,锗单晶生长对功率变化非常敏感,生长过程中极易引入位错,但在有大量位错的情况下,晶棱能依然保持完好。     

超精密车削单晶锗表面性能分析

单晶锗是典型的红外光学晶体材料,其加工表面的评价方法大都局限于面形精度,而加工过程所产生的位错及晶面间距变化也会影响单晶锗的使用性能。为了全面地评价单晶锗加工后的表面性能,通过表面粗糙度轮廓仪、X射线衍射仪等设备,对超精密车削的单晶锗平面及曲面进行了表面粗糙度和X射线检测,获得了针对单晶锗平面的表面粗糙度与位错密度相结合的性能评价方法,及针对单晶锗曲面的表面粗糙度与晶面间距变化程度相结合的性能评价方法。相关研究对单晶锗在红外光学及其它领域的加工应用有重要意义。     

空间太阳能电池用超薄锗单晶片的清洗技术

由于锗在常温时即不与浓碱发生反应,也不与单一的强酸反应[1],因此其清洗机理与硅、砷化镓等材料相差较大[2,3].在大量实验的基础上,阐述了锗单晶抛光片的清洗机理.通过对锗抛光片表面有机物和颗粒的去除技术研究,建立了超薄锗单晶抛光片的清洗技术,利用该技术清洗的超薄锗单晶抛光片完全满足了空间高效太阳电池的使用要求.     

锗单晶的位错研究

采用金相分析方法研究了锗单晶的位错,腐蚀试剂的选择对位错的显示有较大影响。实验表明,铁氰化钾腐蚀液能清晰地显示出锗单晶的位错,其位错腐蚀坑的形状是三角形,经过计算,锗单晶的位错密度大约为11 339根/cm2。     

我国研制成功304.8mm锗单晶

近日,我国第一根直径304.8 mm红外光学锗单晶于北京国晶辉红外光学科技有限公司研制成功,这是自1979年研制成功254 mm锗单晶20多年以来我国锗单晶生产技术的新突破。它标志着我国锗单晶的研制水平又迈上了一个新台阶。我国研制成功304.8mm锗单晶     

我国第一根直径12英寸的红外光学锗单晶研制成功

据《科学时报》报道,我国第一根直径为12英寸的红外光学锗单品,于最近在北京有色金属研究总院下属的北京国晶辉红外光学科技有限公司研制成功。这是自1982年研制成功10英寸直径的锗单晶以来我国在     

用液氦致冷的球载远红外光度计

介绍供观测银心和银道面红外辐射用的快速扫描远红外光度计，光度计的主要元件是用液氦致冷的锗测辐射热探测器，本文还介绍了光度计的总体考虑，各部件的结构，定标设备和观测结果。     

Φ6.5mm×8.9mm半导体锗单晶圆片电阻率的测定

利用四探针技术对Φ6.5mm×8.9mm的半导体锗单晶圆片的电阻率进行测定,并采用了A、B、C等三种选点方案,结果表明：方案B用少量的测试点就能测定和计算出锗单晶的电阻率和不均匀性,它不仅反映出材料的真实性和保证其可靠性,而且简化了试验程序。     

锗单晶在酸性SiO2抛光液条件下的抛光机理及加工工艺

该文研究了化学机械抛光(CMP)条件下,锗单晶在含HNO₃的SiO₂抛光液中的腐蚀过程。通过改变抛光时间,分析锗单晶表面状态的变化规律。结果表明,在SiO₂抛光液pH值为1~2时,SiO₂抛光液中存在 Si—OH和 Si—O^-形式;锗单晶先与HNO₃反应生成Ge(NO₃)₄,而后Ge⁴⁺的含氧酸盐会剧烈水解生成Ge—OH,Ge—OH 继续反应并以Ge—OH₂⁺形式存在。由于表面电荷的吸引,Si—O^-和Ge—OH₂⁺在锗单晶表面生成Si—O—Ge软化层,从动力学角度加快了腐蚀速率,促进了表面抛光的程度。抛光时间为15~20 min时,机械抛光和侵蚀的法向速度处于平衡状态,CMP抛光后锗单晶表面粗糙度S_a≤0.8 nm,10倍显微镜下无划痕、麻点。     

多结太阳电池用P型锗单晶片去蜡技术研究

在多结太阳电池结构中,P型锗单晶片不仅作为衬底,也是整体电池结构中的一个结。在外延生长过程中,需要进行多次异质外延生长,因此,对P型锗单晶片的表面质量提出了更高的要求。通过对P型锗片去蜡技术的研究,提高了锗片表面质量,降低了外延生长过程中雾缺陷的比例。     

红外光学用的大直径锗单晶

用丘克拉斯基技术生长出的大直径(达200mm)、高光学质量的锗单晶,用生长后热处理方法可改进光的均匀性,并能减少光的损耗;如由折射率梯度和调制传递函数(MTF)的测量结果所示。除了MTF的多色处理以外,本文还提供一种用于干涉图分段组合的新方法。     

硅基锗PIN光电探测器的研究进展

随着硅基锗薄膜外延技术的突破,基于硅基锗材料的光电子器件快速发展,其中以硅基锗光电探测器最为突出。由于锗可以实现近红外通信波段的光吸收,而且完全兼容硅的CMOS工艺,硅基锗探测器几乎成为硅基光探测的唯一选择。文章主要介绍了面入射和波导耦合两类常见硅基锗光电探测器的研究进展,包括典型的器件结构,以及提升响应度和带宽等性能的主要途径。     

用VGF法生长6英寸锗单晶中籽晶熔接工艺研究

采用垂直梯度凝固(VGF)法生长单晶时,其温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一.在VGF法生长单晶的过程中,籽晶的熔接工艺直接影响着单晶生长的成败.研究了拉速器速度、保温时间及石英棉用量对6英寸(1英寸=2.54 cm)锗单晶VGF生长中籽晶熔接的影响,并确定了最佳的籽晶熔接工艺.研究结果发现,当拉速器速度为3～4 mm/h、保温时间为75～100 min、石英棉用量为15～20 9时,实现了对籽晶熔接工艺的精准控制,熔接长度为12～22 mm,位错密度小于500 cm-2,有效地降低了生产成本,提高了生产效率和单晶率.     

金刚石悬浮液抛光单晶锗片实验研究

为了研究抛光参数对单晶锗片表面质量、材料去除量的影响,文中使用单晶金刚石悬浮抛光液对单晶锗片进行抛光实验,利用正交实验法确定最优工艺参数组合、各因素对工件抛光效果影响程度和影响趋势.结果表明16组实验中,Ra下降量为0.848～0.998μm,使用小粒度的单晶金刚石悬浮抛光液能大幅提升单晶锗片表面质量.各因素对工件表面...     

Φ52mm×1.8mm薄园片锗单晶电阻率的测试

文章对Φ52mm×1.8mm薄园片锗单晶的电阻率进行测试,通过引入锗园片的厚度修正系数和直径修正系数,得到锗园片中心电阻率是23.51Ω.cm,园片边缘为27.16Ω.cm,不均匀性15.53%,提高了电阻率测定的准确性。     

锗测辐射热探测器性能的测试

为了银河系中心远红外的球载观测,采用了 Ge-Bolometer(锗测辐射热探测器)作为天体远红外辐射的探测器,由于气球的飞行高度在35km 附近,所以在球上的液氦致冷探测器的工作温度在1.7K 左右。本文讨论了在实验室中解决这样低温的致冷方法,最后讨论了探测器性能参数的测试装置和测试结果。     

Φ6.5mm×8.9mm半导体锗单晶圆片电阻率的测定

利用四探针技术对Φ6.5mm×8.9mm的半导体锗单晶圆片的电阻率进行测定,并采用了A、B、C等三种选点方案,结果表明:方案B用少量的测试点就能测定和计算出锗单晶的电阻率和不均匀性,它不仅反映出材料的真实性和保证其可靠性,而且简化了试验程序.