锗单晶检测:科学严谨的检测方法与实践

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锗单晶检测:科学严谨的检测方法与实践

概括

锗单晶作为一种重要的半导体材料,广泛应用于电子、光电及光纤通信领域。其优异的电学和光学性能,使其在高科技产业中占据重要位置。然而,为了确保锗单晶的质量和性能,需要通过科学严谨的检测手段进行全面分析和测试。本篇文章将介绍锗单晶检测的主要方法和技术,为您揭开这一重要材料检测的神秘面纱。

检测样品

锗单晶的检测样品通常是由高纯度的锗原料经过高温熔炼、拉晶工艺制成的晶体。由于锗单晶的质量与其晶体结构、纯度以及外观密切相关,因此在进行检测时,需要从多批次中随机选择样品进行检验。每个样品都要保证其代表性,以便能够准确反映出批次产品的整体质量。

检测项目

锗单晶的检测项目主要包括以下几个方面:

  • 晶体质量检测:包括晶体的完整性、裂纹、气泡及表面缺陷等。
  • 纯度分析:通过精密仪器测定锗单晶中的杂质元素,确保纯度符合行业标准。
  • 光学性能测试:主要检测锗单晶的透光性、折射率等光学特性。
  • 电学性能测试:评估锗单晶的导电性、电子迁移率等电气性能。

检测仪器

锗单晶检测需要借助一系列高精度的仪器设备,主要包括:

  • X射线衍射仪(XRD):用于测定锗单晶的晶体结构及缺陷分析。
  • 光谱分析仪:通过X射线荧光(XRF)分析,测定锗单晶中的杂质元素。
  • 电阻率测试仪:用于检测锗单晶的电学性能,特别是其导电性。
  • 红外光谱仪:用于分析锗单晶的光学性能,尤其是其透光性。

检测方法

锗单晶的检测方法通常包括以下几种:

  • X射线衍射分析:此方法通过分析X射线与锗单晶的相互作用,来确认晶体的结构和结晶缺陷。
  • 光谱分析法:通过光谱仪对样品进行扫描,分析其吸收光谱,进而判断杂质含量和纯度。
  • 电子显微镜检测:使用扫描电子显微镜(SEM)观察锗单晶表面及其微观结构,检查裂纹、气泡等缺陷。
  • 电阻率测量:采用四探针法或霍尔效应法测量锗单晶的电学性能,特别是在不同温度条件下的电导率。

检测标准(部分)

《 YS/T 1182-2016 锗单晶安全生产规范 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶安全生产规范
  • 标准号:YS/T 1182-2016
    中国标准分类号:H09
  • 发布日期:2016-07-11
    国际标准分类号:13.100
  • 实施日期:2017-01-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:环保、保健和安全职业安全、工业卫生YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《锗单晶安全生产规范》,主管部门为工业和信息化部。本标准规定了锗单晶安全生产的基本安全要求、工艺作业安全、设备设施安全作业要求、检修维护、危险源辨识、风险评价、风险控制、应急管理、职业健康和事故处理管理等。本标准适用于以区熔锗锭为原料生产锗单晶及晶片的安全生产管理。

《 JB/T 12068-2014 TDR-Z直拉法锗单晶炉 》标准简介

  • 标准名称:TDR-Z直拉法锗单晶炉
  • 标准号:JB/T 12068-2014
    中国标准分类号:K61
  • 发布日期:2014-07-14
    国际标准分类号:25.180
  • 实施日期:2014-11-01
    技术归口:全国工业电热设备标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:机械制造工业炉电炉JB 机械
  • 内容简介:

    行业标准《TDR-Z直拉法锗单晶炉》由全国工业电热设备标准化技术委员会归口上报,主管部门为工业和信息化部。本标准规定了对TDR-Z直拉法锗单晶炉(以下简称锗单晶炉)产品的型号品种规格、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及订购和供货等。本标准适用于直拉法拉制锗单晶的晶体炉。

《 YS 783-2012 红外锗单晶单位产品能源消耗限额 》标准简介

  • 标准名称:红外锗单晶单位产品能源消耗限额
  • 标准号:YS 783-2012
    中国标准分类号:H66
  • 发布日期:2012-05-24
    国际标准分类号:77.120
  • 实施日期:2012-11-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金有色金属YS 有色金属其他有色金属及其合金
  • 内容简介:

    行业标准《红外锗单晶单位产品能源消耗限额》由全国有色金属标准化技术委员会归口上报,主管部门为工业和信息化部。本标准规定了红外锗单晶生产企业的单位产品能源消耗(以下简称能耗)要求、能耗计算原则、计算方法、统计方法、统计范围、能耗水平的评价及节能管理与措施。本标准适用于以区熔锗锭为原料的生产红外锗单晶企业单位产品能耗水平的评定和考核,以及新建项目的能耗限制。

《 SJ/T 10625-1995 锗单晶中间隙氧含量的红外吸收测量方法 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶中间隙氧含量的红外吸收测量方法
  • 标准号:SJ/T 10625-1995
    中国标准分类号:H82
  • 发布日期:1995-04-22
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:1995-10-01
    技术归口:电子工业部标准化研究所
  • 代替标准:
    主管部门:电子工业部
  • 标准分类:电气工程SJ 电子
  • 内容简介:

    行业标准《锗单晶中间隙氧含量的红外吸收测量方法》,主管部门为电子工业部。本标准适用于锗单晶中间隙氧含量的测定,测量范围为10ppba至间隙氧在锗单晶中的最大固溶度。

《 GB/T 5238-2009 锗单晶和锗单晶片 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶和锗单晶片
  • 标准号:GB/T 5238-2009
    中国标准分类号:H66
  • 发布日期:2009-10-30
    国际标准分类号:77.120.99
  • 实施日期:2010-06-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 15713-1995,GB/T 5238-1995被GB/T 5238-2019代替
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:冶金有色金属其他有色金属及其合金
  • 内容简介:

    国家标准《锗单晶和锗单晶片》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准化管理委员会。

    u3000u3000本标准规定了锗单晶和锗单晶片的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存、订货单(或合同)内容。 u3000u3000本标准适用于制作半导体器件、激光、外延衬底等用的锗单晶和锗单晶片。

《 GB/T 5238-1995 锗单晶 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶
  • 标准号:GB/T 5238-1995
    中国标准分类号:H81
  • 发布日期:1995-10-17
    国际标准分类号:
  • 实施日期:1996-03-01
    技术归口:全国半导体材料和设备标准化技术委员会
  • 代替标准:被GB/T 5238-2009被GB/T 5238-2009代替
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:
  • 内容简介:

    本标准规定了锗单晶的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于制作半导体器件等用的锗单晶。

    国家标准《锗单晶》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准化管理委员会。

《 GB/T 1551-1995 硅、锗单晶电阻率测定 直流两探针法 》标准简介

  • 标准名称:硅、锗单晶电阻率测定 直流两探针法
  • 标准号:GB/T 1551-1995
    中国标准分类号:H21
  • 发布日期:1995-04-18
    国际标准分类号:77.040.30
  • 实施日期:1995-12-01
    技术归口:全国半导体材料和设备标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 5253-1985;GB/T 1551-1979被GB/T 1551-2009代替
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:冶金
  • 内容简介:

    本标准规定了用直流两探针测量硅和锗单晶锭电阻率的方法。 本标准适用于测量截面积均匀的圆形、方形或矩形单晶锭的电阻率。测量范围:硅单晶为10~10Ω·cm,锗单晶为5×10~10Ω·cm。试样长度与截面最大尺寸之比应不小于3:1

《 GB/T 1552-1995 硅、锗单晶电阻率测定 直排四探针法 》标准简介

  • 标准名称:硅、锗单晶电阻率测定 直排四探针法
  • 标准号:GB/T 1552-1995
    中国标准分类号:H21
  • 发布日期:1995-04-18
    国际标准分类号:77.040.30
  • 实施日期:1995-12-01
    技术归口:全国半导体材料和设备标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB 6615-1986;GB 1552-1979;GB 5251-1985被GB/T 1551-2009代替
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:冶金
  • 内容简介:

    本标准规定了用直排四探针测量硅、锗单晶电阻率的方法。 本标准适用于测量试样厚度和从试样边缘与任一探针端点的最近距离二者均大于控针间距的4倍的硅、锗单晶的体电阻率以及测量直径大于探针间距的10倍、厚度小于控针间距4倍的硅、锗单晶圆片(简称圆片)的电阻率。测量范围为硅:1×10~3×10Ω·cm,锗:1×10、1×10Ω·cm。

《 GB/T 5252-2006 锗单晶位错腐蚀坑密度测量方法 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶位错腐蚀坑密度测量方法
  • 标准号:GB/T 5252-2006
    中国标准分类号:H17
  • 发布日期:2006-07-18
    国际标准分类号:77.040.01
  • 实施日期:2006-11-01
    技术归口:中国有色金属工业协会
  • 代替标准:代替GB/T 5252-1985被GB/T 5252-2020代替
    主管部门:中国有色金属工业协会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料试验综合
  • 内容简介:

    国家标准《锗单晶位错腐蚀坑密度测量方法》由610(中国有色金属工业协会)归口,主管部门为中国有色金属工业协会。

    本标准适用于位错密度0cm-2~100 0000cm-2的n型和p型锗单晶棒或片的位错密度或其他缺陷的测量.观察面为(111)(100)(113)面。

《 GB/T 15713-1995 锗单晶片 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶片
  • 标准号:GB/T 15713-1995
    中国标准分类号:H81
  • 发布日期:1995-10-17
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:1996-03-01
    技术归口:全国半导体材料和设备标准化技术委员会
  • 代替标准:被GB/T 5238-2009代替
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:电气工程
  • 内容简介:

    本标准规定了锗单晶切割片、研磨片和腐蚀片(简称锗片)的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于各种牌号的锗单晶经切割、双面研磨、分割、腐蚀制备的圆形、方形和长方形锗片。产品用于制作晶体管和红外器件。

《 GB/T 5252-1985 锗单晶位错腐蚀坑密度测量方法 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶位错腐蚀坑密度测量方法
  • 标准号:GB/T 5252-1985
    中国标准分类号:H21
  • 发布日期:1985-07-22
    国际标准分类号:
  • 实施日期:1986-07-01
    技术归口:中国有色金属工业协会
  • 代替标准:被GB/T 5252-2006被GB/T 5252-2006代替
    主管部门:中国有色金属工业协会
  • 标准分类:
  • 内容简介:

    本标准适用于位错密度0~100.000cm-2的N型和P型锗单晶棒或片的位错密度或其他缺陷的测量。观察面为(111)、(100)和(113)面。

    国家标准《锗单晶位错腐蚀坑密度测量方法》由610(中国有色金属工业协会)归口上报及执行,主管部门为中国有色金属工业协会。

《 GB/T 5252-2020 锗单晶位错密度的测试方法 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶位错密度的测试方法
  • 标准号:GB/T 5252-2020
    中国标准分类号:H21
  • 发布日期:2020-06-02
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2021-04-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 5252-2006
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:冶金金属材料试验
  • 内容简介:

    国家标准《锗单晶位错密度的测试方法》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本标准规定了锗单晶位错密度的测试方法。本标准适用于{111}、{100}和{013}面锗单晶位错密度的测试,测试范围为0cm-2~100000cm-2。

《 GB/T 5238-2019 锗单晶和锗单晶片 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶和锗单晶片
  • 标准号:GB/T 5238-2019
    中国标准分类号:H82
  • 发布日期:2019-06-04
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2020-05-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 5238-2009
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:电气工程半导体材料
  • 内容简介:

    国家标准《锗单晶和锗单晶片》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本标准规定了锗单晶和锗单晶片的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、质量证明书及订货单(或合同)内容。本标准适用于制备半导体器件、激光器组件、红外光学部件用的锗单晶和锗单晶片。

《 GB/T 34481-2017 低位错密度锗单晶片腐蚀坑密度(EPD)的测量方法 》标准简介

  • 标准名称:低位错密度锗单晶片腐蚀坑密度(EPD)的测量方法
  • 标准号:GB/T 34481-2017
    中国标准分类号:H25
  • 发布日期:2017-10-14
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2018-07-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:冶金金属材料试验
  • 内容简介:

    国家标准《低位错密度锗单晶片腐蚀坑密度(EPD)的测量方法》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本标准规定了低位错密度锗单晶片的腐蚀坑密度(EPD)的测量方法。本标准适用于测试位错密度小于1000个/cm2、直径为75mm~150mm的圆形锗单晶片的位错腐蚀坑密度。

《 GB/T 26074-2010 锗单晶电阻率直流四探针测量方法 》标准简介

  • 标准名称:锗单晶电阻率直流四探针测量方法
  • 标准号:GB/T 26074-2010
    中国标准分类号:H17
  • 发布日期:2011-01-10
    国际标准分类号:77.040.99
  • 实施日期:2011-10-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料的其他试验方法
  • 内容简介:

    国家标准《锗单晶电阻率直流四探针测量方法》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本标准规定了用直流四探针法测量锗单晶电阻率的方法。本标准适用于测量试样厚度和从试样边缘与任一探针端点的最近距离二者均大于探针间距的4倍锗单晶的电阻串以及测量直径大于探针间距的1O倍、厚度小于探针间距4倍锗单晶圆片(简称圆片)的电阻率。测量范围为1×10-3Ω·m~l×lO2Ω·cm。

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结语

锗单晶作为高科技领域中的重要材料,其检测工作不仅仅是对材料本身的质量把控,更关乎到其在应用中的稳定性与可靠性。通过科学严谨的检测手段,确保了锗单晶的质量符合要求,从而能够为其在半导体、光电及通信领域的应用提供坚实的基础。随着科技的发展,锗单晶的检测方法也在不断进步,为其更广泛的应用提供了更高效、更准确的保障。

结语

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