超純金屬,指的化學(xué)雜質(zhì)和物理雜質(zhì) (晶體缺陷) 含量的金屬。目前主要以化學(xué)雜質(zhì)的含量為標(biāo)準(zhǔn),常以雜質(zhì)在金屬中總含 量的百萬(wàn)分之幾表示 。超純金屬是相對(duì)高純度的金屬,一般指金屬純度達(dá)到純度9以上的金屬,物理雜質(zhì)的概念才是有意義的。
材料的純度對(duì)其性能,特別是微電子學(xué)、光電子學(xué)性能影響很大,現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)要求制備出超純金屬以利于制作器件。
超純金屬的制備有化學(xué)提純法如精餾(特別是金屬氯化物的精餾及氫還原)、升華、溶劑萃取等和物理提純法如區(qū)熔提純等(見(jiàn)硅、鍺、鋁、銦)。其中以區(qū)熔提純或區(qū)熔提純與其他方法相 結(jié)合有效。
由于容器與藥劑中雜質(zhì)的污染,使得到的金屬純度受到一定的限制,只有用化學(xué)方法將金屬提純到一定純度之后,再用物理方法如區(qū)熔提純,才能將金屬純度提到一個(gè)新的高度??梢杂冒雽?dǎo)體材料鍺及超純金屬鋁為例說(shuō)明典型的超純金屬制備及檢測(cè)的原理(見(jiàn)區(qū)域熔煉)??梢杂冒雽?dǎo)體材料鍺及超純金屬鋁為例說(shuō)明典型的超純金屬制備及檢測(cè)的原理(見(jiàn)區(qū)域熔煉)。
區(qū)域提純后的金屬鍺,其錠底表面上的電阻率為30~50歐姆 厘米時(shí),純度相當(dāng)于8~9,可以滿足電子器件的要求。但對(duì)于雜質(zhì)濃度小于[KG2]10原子/厘米[KG2]的探測(cè)器級(jí)超純鍺,則尚須經(jīng)過(guò)特殊處理。
由于鍺中有少數(shù)雜質(zhì)如磷、鋁、硅、硼的分配系數(shù)接近于1或大于1,要加強(qiáng)化學(xué)提純方法除去這些雜質(zhì),然后再進(jìn)行區(qū)熔提純。電子級(jí)純的區(qū)熔鍺錠用霍爾效應(yīng)測(cè)量雜質(zhì)(載流子)濃度,一般可達(dá)10~10原子/厘米。采用聚氨酯橡膠、表氯橡膠等離子導(dǎo)電性橡膠(聚合物)或含有季銨鹽等離子導(dǎo)電材料的離子導(dǎo)電性聚合物的組合物的方法。經(jīng)切頭去尾,再利用多次拉晶和切割尾,一直達(dá)到所要求的純度(10原子/厘米),這樣純度的鍺(相當(dāng)于13)所作的探測(cè)器,其分辨率已接近于理論數(shù)值。