Навигация
1.1 Германій
Германій Ge ставиться до IV групи періодичної системи елементів. Атомна маса 72,59. Температура плавлення 937° С. Зміст германія в земній корі невелике й становить близько 0,001%. У незначних кількостях германій утримується в цинкових рудах, вугільного пилу, золі, сажі й морській воді. Германій майже не має своїх руд. Єдина руда германія – германіт – містить набагато більше міді, заліза й цинку, чим германія. Видобуток германія – складний технологічний процес.
В твердому стані германій — типовий ковалентний кристалічний матеріал, що володіє характерним блиском. Механічна обробка германія утруднена, а на звичайних токарських, свердлильних і фрезерних верстатах взагалі неможлива, тому що це дуже твердий тендітний матеріал.
Кристалічний германій хімічно стійкий на повітрі при кімнатній температурі; при температурі вище 600° С окисляється до двоокису германія Ge02. Вода на германій не діє, у соляній НС1, азотній HN03 кислотах германій не розчиняється. Активно розчиняють германій при кімнатній температурі царська горілка (суміш соляної й азотної кислот), розчин перекису водню, різні травники (суміші кислот). У розчинах киплячих лугів КІН і NaOH германій добре розчиняється, а в холодні мало розчинний. Додавання в розчини лугів перекису водню підвищує розчинність германія. У розплавлених лугах германій швидко розчиняється з утворенням розчинних у воді германітов. Розплавлені вуглекислий і азотнокислий натрій також швидко розчиняють германій з виділенням відповідного газу.
В напівпровідниковій технології широко використають кварцові й графітові тиглі, касети, контейнери й інші вироби.
Основними сполуками германія є двоокис, моноокис і тетрахлорид германія.
Двоокис германія Ge02 — аморфна або кристалічна речовина. Аморфну (склоподібна) модифікацію одержують швидким охолодженням розплавленого двоокису германія. У присутності каталізаторів склоподібна модифікація переходить у кристалічну тетрагональну, котра потім перетворюється в гексагональну. У більшості випадків двоокис, що утвориться в багатьох процесах, германія являє собою суміш аморфної й гексагональної модифікацій [1].
Двоокис германія розчиняється в соляний і сарною кислотах, а також у лузі.
Двоокис германія — порошок білих кольорів, використовуваний для виробництва напівпровідникового полікристалічного й монокристалічного германія, випускають трьох груп: ГД1, ГД2 і ГДЗ, які відрізняються друг від друга змістом основної речовини й домішок.
Моноокис германія Ge утворюються в результаті диспропорційності або в процесі відновлення двоокису германія. У деяких випадках вона утвориться в розчинах. Моноокис германія має аморфну структуру. У воді моноокис германія практично не розчиняється, а в сарною й соляний кислотах розчиняється повільно.
Тетрахлорид германія GeCl4 утвориться в результаті хлорування й солянокислої обробки германієвих продуктів. Твердий тетрахлорид германія існує у двох модифікаціях.
Виготовлення чистого монокристалічного германія складається з наступних основних процесів: одержання тетрахлориду германія і його очищення, гідролізу тетрахлориду германія й одержання з нього двоокису германія, відновлення двоокису германія воднем і одержання полікристалічного злитка, очищення полікристалічного злитка від домішок зонною плавкою, вирощування з розплавленого полікристалічного германія злитка монокристала германія.
Вирощують монокристалічні злитки по методу Чохральского, для чого германій завантажують у графітовий тигель і нагрівають у вакуумі до температури, при якій він переходить у розплав. Потім у тигель до зіткнення з поверхнею розплаву опускають запал (стрижень) з монокристалічного германія й після невеликої витримки в розплаві починають її повільно піднімати з розплаву, одночасно обертаючи.
У міру підйому на торцевій поверхні запалу кристалізується шар розплаву, на якому у свою чергу кристалізується новий шар розплаву. У такий спосіб створюється злиток германія з монокристалічною структурою. Кристалічна структура вирощеного злитка повторює структуру запалу.
Для виробництва різноманітних напівпровідникових приладів необхідний германій електронного й діркового типів провідності, що володіє певним питомим опором. Тип провідності й питомий опір германія визначаються кількістю уведених у вихідний матеріал акцепторних і донорних домішок (рис. 4).
Рисунок 4 - Залежність питомого опору германія від концентрації акцепторних і донорних домішок [2]
Процес введення домішок називають легуванням. Легуючі домішки звичайно вводять у певних кількостях у робочий об’єм розплавленого полікристалічного германія перед вирощуванням монокристалів.
Використання монокристалічних злитків у технології виготовлення напівпровідникових приладів і інтегральних схем сполучено з більшими втратами германія при механічній обробці (різання, шліфування, полірування). Тому в цей час широке застосування знаходять напівпровідникові монокристалічні плівки германія. Види тонких шарів на підкладки з різних матеріалів (кварцу, сапфіра, германія, кремнію), що одержали назву епітаксій них [2].
Похожие работы
... Висновки. Одним з перспективних напрямків сучасної фізики є дослідження поверхні твердого тіла та взаємодії поверхневих електромагнітних хвиль інфрачервоного діапазону з поверхнею та тонкими шарами напівпровідників . При взаємодії світлової хвилі з поверхнею твердого тіла виникає поверхнева електромагнітна хвиля. Квазічастинки, які відповідають цим коливанням, що мають змішаний електромагнітно- ...
... ій зоні. Для тіл, у яких ширина забороненої зони не перевищує 1 еВ, уже при кімнатній температурі в зоні провідності виявляється достатнє число електронів, а у валентній зоні – вакансій, щоб обумовити відносно високу електропровідність. Такі тіла звичайно називають напівпровідниками. Звідси стає ясним, що розподіл твердих тіл другої групи, на діелектрики й напівпровідників є чисто умовним. У ...
... заряджені дефекти впливають також на матричні елементи для переходів між нелокалізованими станами поблизу країв рухливості, створюючи флуктуації потенціалу. РОЗДІЛ 2 ФОТОІНДУКОВАНІ ЗМІНИ ОПТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ТОНКИХ ШАРІВ НЕКРИСТАЛІЧНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ 2.1. Структурні одиниці та фізико-хіміні особливості некристалічних халькогенідів Структура склоподібних і аморфних халькогенідів може бути ...
... параметрів при термоциклюванні, а саме ця особливість є принциповою для практичного використання. Перспективними для вирішення проблеми деградації об’ємних матеріалів з ФПМН є склокерамічні матеріали на основі компонента з фазовим переходом метал-напівпровідник. Такі матеріали можна отримати за керамічною технологією. Важливою вимогою до них, окрім стабільної поведінки при термоциклюванні, є ...
0 комментариев