
【化】 polycrystalline germainium
【化】 polycrystal
【医】 heteromorphism
germanium
【化】 germanium
【医】 Ge; germanium
多晶锗(polycrystalline germanium)是由多个微小单晶锗颗粒无序排列组成的半导体材料,其晶体尺寸通常在微米至毫米量级。该材料在电子器件制造中具有重要作用,其能隙特性(约0.67 eV,300K)使其适用于红外光学元件和辐射探测器制造。
从微观结构分析,多晶锗的晶界结构会显著影响载流子迁移率。美国国家标准技术研究院(NIST)的研究数据显示,其电子迁移率约为单晶锗的60-80%,空穴迁移率约为70-85%。这种特性使其在薄膜晶体管和低成本太阳能电池领域具有应用价值。
材料科学手册指出,多晶锗的制备主要采用化学气相沉积法(CVD),典型沉积温度范围为350-550℃。国际半导体技术路线图(ITRS)特别强调其在柔性电子基板中的潜在应用。相较于单晶锗,多晶材料虽然电学性能略低,但具有更低的生产成本和更好的机械稳定性。
多晶锗是由多个小晶体(晶粒)组成的锗材料,其晶体结构呈现多取向排列,与单晶锗的单一晶体结构形成对比。以下是其核心特点的
结构特性
多晶锗内部包含许多晶粒,每个晶粒的原子排列方向不同,晶粒之间存在边界。这种结构导致其折射率不均匀性较高(约0.0001~0.00015),而单晶锗的不均匀性更低(0.00005~0.0001)。这种差异主要源于多晶锗晶界处的杂质聚集。
制备与成本
多晶锗通常通过区熔提纯法获得,是制备单晶锗的中间产物。单晶锗需通过“拉单晶”工艺进一步加工,因此成本更高。
应用场景
虽然多晶锗的光学均匀性略逊于单晶锗,但镀增透膜后透过率仍可达98%以上,常用于红外光学领域。而单晶锗因性能更优,更多用于半导体器件制造。
多晶锗是成本较低、结构复杂的锗材料形态,适用于对均匀性要求相对宽松的场景。
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