Зонално топене на германий и силиций
Федерална агенция за образование
Държавна образователна институция
Средно професионално образование
Владимирски авиационен механичен колеж
По темата: „Зонално топене на германий и силиций"
По дисциплина: "Материалознание"
2008 г. Владимир
Същността на зоновия метод на топене се крие във факта, че тясна разтопена зона се движи по хоризонтално разположена проба, разположена в графитна или кварцова лодка. Примесите, присъстващи в пробата, се изтласкват обратно до края на слитъка. За висококачествено пречистване целият процес се повтаря многократно или се използват по-модерни инсталации, които позволяват да се създадат четири или пет разтопени зони едновременно по слитъка.
За да се получи единичен кристал по метода на изтегляне от стопилката, германий, напълно пречистен от примеси, се разтопява в инсталация, чиято диаграма е показана на фиг. 1. Работният обем е запечатана камера с водно охлаждане, вътре в която се създава вакуум от около 10 -4 Pa, или защитна газообразна среда (направена от водород или аргон с висока чистота). Материалът (М) се поставя в тигел (А), монтиран на края на водно охлаждащ прът (В-1). Пръчката B-1 се задвижва във въртене със строго постоянна скорост посредством електрическо задвижване. В допълнение, той може да бъде спуснат или повдигнат, за да се избере оптималното положение на тигела с стопилката спрямо нагревателния елемент В. Обикновено като нагревателен елемент се използва устойчива пещ или източник на индукционно високочестотно нагряване. Чрез горния фланец на камерата, съосно с долния прът B-1, се въвежда горният прът B-2, в долния край на който е прикрепено монокристално семе от кристализиралия материал. Семената се въвеждат в стопилката и се държат там, докато повърхността се разтопи. Когато това се случи, семената бавно се повдигат чрез въртене. Течна колона от стопилка, задържана от повърхностно напрежение, се простира зад семето. Попадайки в района на ниски температури над повърхността на тигела, стопилката се втвърдява, образувайки едно цяло със семето. Понастоящем този метод произвежда монокристали германий с диаметър до 100 mm, а понякога и повече.
Чистият германий има метален блясък и се характеризира с относително висока твърдост и чупливост. Той кристализира в структурата на диаманта, топи се при температура 937 o C, плътността при 25 ° C е 5,33 g/cm 3. В твърдо състояние германийът е типичен ковалентен кристал. Кристалният германий е химически стабилен на въздух при стайна температура. Прахообразният германий, когато се нагрява на въздух до температура "700 ° C, лесно образува германиев диоксид GeO2. Германийът е слабо разтворим във вода и практически неразтворим в солна и разредена сярна киселина. При нормални условия германийът е смес от азотна и флуороводородна киселини и разтвор на пероксид. При нагряване германият взаимодейства интензивно с халогени, сяра и съединения на сярна киселина.