目录：

第一章之相图

第二章之晶体生长

第三章之硅和锗的制备

第四章之材料基本性质

第五章之区熔提纯

第六章之杂质与缺陷

第七章之硅的外延生长

第八章之Ⅲ-Ⅴ化合物

第九章之Ⅱ-Ⅵ化合物

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硅和锗的制备

1、硅和锗的物理化学性质

具体的物理性质查表即可得到，需要了解的是锗的禁带宽度较小，迁移率较大。

化学性质都是比较稳定的，制备条件也比较苛刻。

二氧化硅可以使用热氧化制备，氧化反应发生在二氧化硅与硅的表面，这是热氧化的基本原理。

高纯硅则需要使用卤素来制备，具体的原理在实际的方法中展示。

2、高纯硅的制备

一：三氯氢硅还原法

（1）粗硅的制备

石英砂与焦炭在碳电极的电弧炉中还原得到，反应原理是二氧化硅被碳还原为碳化硅后在还原为硅。

（2）三氯氢硅的制备

粗硅经过酸洗、粉碎、干燥后与氯化氢气体反应，副产物有二氯氢硅和四氯化硅。使用精馏法可以提纯。

！精馏法，利用各个组分的沸点不同来达到分离各个组分的目的。类似于蒸馏，不过考虑到相变曲线而实现准确的多次蒸馏。专用的设备有精馏塔。

（3）高纯硅的制备

将三氯化硅与高纯的氢气反应得到高纯硅。残存的杂质为硼和磷，指标为基硼量和基磷量。

二：硅烷法

（1）硅烷的制备

硅化镁和氯化铵在液氮中反应。杂质在排渣时被排除。

（2）硅烷的提纯

分子筛吸附法提纯，使用硅酸盐或硅铝酸盐的多孔材料可以吸附气体。吸附后可以使用热分解炉提纯。

（3）硅烷的分解

在热分解炉中热分解即可。

！硅烷法的优点

除硼效果好，不会对设备腐蚀，热分解温度低，金属含量低。

！缺点：注意安全

3、锗的富集和提纯

（1）Ge的富集

火法：给Ge矿物加热。Ge以GeO的形式存在。

水法：使用硫酸浸出

（2）高纯锗的制备

四氯化锗的制备：锗精矿加盐酸，再在盐酸中萃取分离

四氯化锗的水解：加水和加热即可得到二氧化锗

二氧化锗的氢还原：加入氢气还原，实际过程中会有氧化锗作为中间产物。

4、单晶生长

（1）直拉法

使用籽晶作为非均匀晶核，将籽晶旋转并缓慢向上提拉。

直拉法单晶生长工艺：熔化，烤晶，润晶，引晶和缩颈（排除因应力在籽晶头部产生的位错），放肩，等径生长，收晶。

（2）晶体生长界面热输运方程

具体的方程在附件中详细的记录，现在先考虑结论。

！晶体生长速度与生长的晶体的半径成反比。

！熔体传向固液界面的热正比于加热功率。（不断加大功率保证等径生长）

（3）使用悬浮区熔法

可以避免坩埚的污染和制备熔点极高的材料。

5、补充：