技術領域

本實用新型涉及用于制備探測器級鍺多晶的高純鍺多晶制備區熔爐。

背景技術

高純鍺多晶是利用現有半導體鍺產業生產的區熔鍺錠，經過特殊區熔和工藝，制備成的探測器級的12～13N高純區熔多晶錠，提供拉制探測器級的12～13N高純鍺單晶，開辟我國鍺行業中鍺系列產品純度最高端的產品，并為我國核輻射探測領域中的高純鍺探測器自主創新提供技術基礎和材料基礎。用高純鍺單晶做的γ射線探測器是所有能量分辨率＜0.2％的γ射線探測器中分辨率最好的一種。這種探測器級的鍺單晶材料，其凈雜質濃度必須小于2×10¹⁰cm^-3。要想獲得如此高純度的鍺單晶，在用通常化學方法提純到5～6個9的純度之后還須分兩步進行，第一步是采用特殊的區熔提純方法得到探測器級鍺多晶材料，第二步是采用特殊的拉制單晶方法，得到大體積的高純鍺單晶材料。

白爾雋(深圳大學核技術應用研究所，1998)采用國產材料和TGP-10型高頻感應加熱區熔提純機，進行鍺區熔提純的制備工藝，區熔次數20次，獲得了高純鍺多晶材料，其凈雜質濃度為～10¹⁰cm^-3，而且占整條錠長的80％。這樣的多晶材料就可以放入特殊設計的單晶爐里拉制單晶。

張文福(天津市眾合光電技術有限公司，2005)公開了一種高頻加熱水平區熔提純鍺的技術。該方案采用水平區熔的方式，通入高純度的氫，在加熱過程中保護鍺不被氧化，進而將氧化鍺還原成鍺，其過程是將鍺錠放入外部帶有感應加熱線圈的石英管內，加熱到960～1000℃，待熔區熔化及穩定后，開啟走車馬達做水平位移，移動速度控制在2～5mm/min，熔區寬度控制在4～6cm，提純運動進行10～15次。鍺純度達7N。

上述文獻資料顯示出了該領域技術人員對該項目的研究現狀，通常的半導體材料制作工藝及設備把從化學提純到5～6個9純度的材料后再進行常規的區熔提純，只能達到9～10個9的純度。因為在復雜的化學環境中各種材料和器材的雜質難以避免再次摻入，因此從理論上要想達到12～13個9，只有采用物理提純、特殊工藝的區熔提純和拉制單晶的手段，目前尚未發現有相關技術報道。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種可制備出純度達12-13個9的高純鍺多晶制備區熔爐。

為實現該目的，本實用新型所采取的技術方案是：

高純鍺多晶制備區熔爐，包括底座、小車軌道、小車、石英管及石英管支架，原料鍺錠放置于石英管內，石英管管口用密封圈密封，并在石英管兩端分別設有氫氣進口及氫氣出口，所述小車上固定有高頻加熱線圈，所述高頻加熱線圈為寬度1～3cm的雙層線圈，并環繞于所述石英管外部；所述原料鍺錠放置于石英舟凹槽內，石英舟放置于所述石英管內。

所述石英舟凹槽內表面涂有硅防護層。

本實用新型優勢在于：

1、本實用新型區熔設備清潔度更高，用石英舟取代現用的石墨舟，將原料鍺錠放置于石英舟內區熔，降低了制備產品過程中混雜雜質的可能性，保障了產品的純度；

2、本實用新型盛裝原料鍺錠的石英舟凹槽內表面預先經過涂硅防護層處理，可減少石英舟中的雜質擴散到鍺材料中去，起到阻隔雜質作用，同時可以避免鍺熔料與石英粘連使石英舟破裂損失；

3、本實用新型采用加熱物質不動，而加熱裝置移動的方式實現移動加熱，且盡量減少區熔加熱感應線圈的圈數，將其熔區寬度變窄，使其熱量集中，大大提高區熔過程中雜質的分凝效果，提高純化的效率，且經過反復多次區熔，進一步提高產品純度。

附圖說明

圖1為本實用新型專用設備區熔爐結構圖。

圖2為本實用新型石英舟表面涂硅防護層結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型針對現有技術的缺陷，提供一種可制備出高純度鍺多晶材料的高純鍺多晶制備區熔爐。