鍺單晶車間設計(design of monocrystalline germanium shop)

以高純鍺錠為原料，拉制各種規格鍺單晶的鍺廠的車間設計。

工藝流程選擇鍺單晶的制備有直拉法、水平法和澆鑄法三種，根據產品用途選擇不同生產方法。半導體器件用鍺單晶，采用水平法或直拉法生產；澆鑄法產品一般用于紅外光學器件。直拉單晶產品質量穩定，直徑均勻性好，但爐產量小。水平拉單晶一般具有爐產量大、成本低的特點，但質量欠穩定；澆鑄法產品直徑大，但質量欠佳。高純鍺探測器用鍺單晶，要求純度高，采用不摻雜直拉法生產。紅外光學用鍺，要求鍺片直徑越大越好，澆鑄法產品直徑可達500mm，拉晶法產品直徑只有300mm左右。

設備選擇鍺單晶生產主要設備為單晶爐。單晶爐有直拉單晶爐和水平拉晶爐。單晶爐數量、型號、規格要根據生產規模、產品質量、品種和規格來決定。生產規模大，產品直徑大，選用裝料量多的直拉單晶爐或水平拉晶爐；要求單晶直徑均勻，變化小，可選用帶有等徑控制裝置的直拉單晶爐；生產低阻單晶和中、高阻單晶的設備，要分別選型，不可共用，以避免互相沾污。選用的設備要有備用。

工段組成與配置鍺單晶車間包括原料準備、單晶拉制、物理測試工段以及高純水制取、氣體凈化、空調等輔助設施。在配置上，單晶拉制宜設置在地面層上，采用大房間。高純水的制備宜放在用水點的樓面上，便于自流。氣體凈化盡量靠近單晶拉制房間。物理測試房間要遠離射頻輻射源。

技術特點單晶拉制時要求防震，車間不要靠近鐵路、公路或有震源的地方，周圍環境須干凈無污染源，單晶爐要設計隔震基礎。單晶房間要采用真空吸塵。物理檢測房間要求恒溫恒濕，并要設計全封閉式屏蔽，以防外界干擾。

技術經濟指標中國以高純鍺為原料生產鍺單晶的主要技術經濟指標為：回收率96％～98％；單晶直接合格率34％～45％；每公斤鍺單晶高純鍺錠耗量1．03～1．06kg，電耗300～350kW•h。