[发明专利]超高纯度锗多晶的制备方法

说明书

超高纯度锗多晶的制备方法，提供一种通过多次区熔，有效提高锗多晶纯度的锗多晶超高纯度的制备方法。本发明的制备方法应用于锗多晶制备装置，该制备装置包括石英舟、石英管、区熔线圈、支架、进气管、排气管以及区熔小车，石英舟放置在石英管内，区熔线圈设置在支架上，石英管固定在支架上且位于区熔线圈之间，进气管与排气管分别设置在石英管两端，区熔小车设置在石英管下方，石英舟内表面上涂有硅烟涂层，区熔线圈采用直径为12mm的紫铜管绕制成内三圈、外两圈的线圈，区熔线圈宽度为3cm。本发明通过新型的锗多晶制备装置进行区熔提纯，经过反复区熔提纯后，得到的高纯锗多晶纯度比较稳定，有效提高了锗多晶纯度。

技术领域

本发明涉及锗多晶的制备，尤其是一种通过多次区熔，有效提高锗多晶纯度的锗多晶超高纯度的制备方法。

背景技术

锗可作为半导体材料，广泛应用于制造二极管、三极管和集成电路，锗也可以制作红外光学器件和太阳能电池。作为高纯锗核辐射探测器的材料,一个最重要的性能是具有电活性的净杂质浓度要小于2x10¹⁰cm^-3。采用通常的半导体材料工艺,把从化学提纯到5-6个9纯度的材料再用常规的区熔提纯只能达到9-10个9的纯度,因为在复杂的化学环境中各种材料和器材的杂质难以避免再次掺人。因此从理论上要想达到12-13个9 ,只有采用物理提纯和特殊工艺的区熔提纯手段。区熔提纯是一种在正常凝固基础上发展起来的技术。它利用液态物质当其凝固时液相杂质浓度的不同,最终将杂质集中到凝固状态时的前部和后部 (这称为分凝现象),从而使其中间部分达到提纯的目的。

区域熔炼提纯是深度纯化锗的有效方法，通过此方法，可以获得99.9999999999%（13N）以上纯的超纯锗。当锗晶体与熔化物平衡时，杂质的分配系数值远离1，说明区域熔炼是纯化锗的一个好方法，但是，锗的区域熔炼是高温过程，锗与仪器材料和气体介质的相互作用限制了纯化的深度，在无法对仪器和气体介质进行颠覆式改变前，唯有调整区熔方式，才能有效提高锗多晶的纯度，但现有的区熔方式，并不能有效提高锗多晶的纯度。

发明内容

本发明所要解决的就是在现有仪器和气体介质前提下，所采用的区熔方式不能有效提高锗多晶纯度的问题，提供一种通过多次区熔，有效提高锗多晶纯度的锗多晶超高纯度的制备方法。

本发明的锗多晶超高纯度的制备方法，其特征在于该制备方法应用于锗多晶制备装置，该制备装置包括石英舟、石英管、区熔线圈、支架、进气管、排气管以及区熔小车，石英舟放置在石英管内，区熔线圈设置在支架上，石英管固定在支架上且位于区熔线圈之间，进气管与排气管分别设置在石英管两端，区熔小车设置在石英管下方，石英舟内表面上涂有硅烟涂层，区熔线圈采用直径为12mm的紫铜管绕制成内三圈、外两圈的线圈，区熔线圈宽度为3cm；具体制备方法如下：

一、区熔前准备

1、石英管清洗：超净工作台里用电子级HNO₃和HF以体积比3：1配置清洗溶液，用清洗溶液清洗石英管1-3分钟,然后用去离子水冲洗至少5次，用电子级甲醇喷淋进行脱水，去除石英管内、外表面的水分，最后用纯度为99.999%且经过纯化器净化的高纯氮气吹干，至石英舟表面无水渍；

2、石英舟清洗：在腐蚀间用电子级H₂O₂和HCL以体积比1：3配置清洁溶液，用清洁溶液清洗石英舟5-10分钟，之后用去离子水冲洗至少5次，然后用甲醇喷淋脱水，去除石英舟表面水分，最后放入超净工作台里使用浴霸灯进行烘干处理，烘干30分钟；

3、石英舟镀硅：在超净工作台中，用三层同心管从内至外分别通入硅氢混合气、氧气和氩气，点燃硅氢混合气，使火焰附着在石英舟表面，在石英舟表面涂上一层无晶形硅层,氧气纯度为99.9999%，氩气纯度为99.999%，硅氢混合气为硅烷和氢气混合，其中硅烷为5%；