区熔提纯稀土金属的理论计算与分析

根据区熔提纯稀土的数学模型 ,经过计算与分析 ,理论上得到有效分离系数、杂质初始浓度、熔区移动速度对区熔提纯的影响 ,及接近提纯极限的提纯次数 。

分布式碲锌镉晶体制备材料区熔提纯炉研究

针对远红外探测器衬底制造对高品质碲锌镉单晶材料的需求,为了满足高品质碲锌镉单晶生长对高纯度原材料的需要,基于区熔提纯原理与工艺实现方法设计出一种由区熔炉炉体、移动加热装置、气路系统和电气控制系统等组成的分布式碲锌镉晶体制备材料区熔提纯炉。采用氢气除杂、氮气保护和伺服机构控制加热温度场移动的方法来实现区熔提纯。在区熔窄区宽度为15 mm和倾斜角度为7°的条件下,开展了碲、锌和镉等原材料的区熔提纯实验。结果表明,当加热温度高于材料熔点50 K且移动速度为0.006 mm·s^(-1)时,区熔加热装置往复移动10次以上,可将碲锌镉晶体制备所需的原材料纯度由6N(99.9999%)提高到7N(99.99999%);分布式碲锌镉晶体制备材料区熔提纯炉的加热温度、加热装置移动速度和移动稳定性较好。

区熔提纯稀土金属棒温度分布计算及分析

根据区熔提纯稀土的理论模型,推导出了区熔提纯稀土金属棒的温度分布规律,分析了温度分布对熔体结晶速度,杂质迁移率的影响,结果表明,熔区附近温度分布呈二次曲线,与电流强度的平方成正比,与稀土棒半径成反比,并和激磁线圈与稀土棒半径之比密切相关,此结果可作为合理选取区熔提纯实验技术参数的依据。

基于锑化铟合成及区熔的热场研究

为了适应中波红外探测器的发展对锑化铟(InSb)材料的需求,以InSb合成及区熔设备为研究对象,开展了InSb合成及区熔的热场研究。针对两步工艺研究了组合式热场结构,采用有限元仿真分析方法对热场进行数值模拟计算,得到了适宜工艺的温度分布及规律。经过工艺实验,晶锭出现3~10 cm的熔化区域,获得了载流子浓度和迁移率满足要求的N型InSb锭条。研究的组合式及三段熔区的热场结构有效提高了材料制备的效率,降低了制造成本。研究结果表明,合成及区熔设备温度场分布符合设计要求。仿真结果为此类设备的优化与改进提供了理论依据和有效手段,为红外探测器的发展提供了材料制备基础。

高纯锗多晶材料区熔速度优化的数值模拟

为提高探测器级高纯锗多晶材料的制备效率,开展对锗材料多次区熔过程的参数优化的数值模拟.利用分凝原理对高纯锗多晶材料制备的区熔过程进行数值模拟,针对杂质分凝系数小于1的情况,比较了不同区熔速度下,单次和多次区熔的提纯效果.结果表明,虽然速度越慢单次区熔效果越好,但对多次区熔的累计效果要采用相对快速多次的方法,以实现相同提纯效果下总时间最短,即多次累计的区熔效率最高.给出了区熔速度的优化方法,以指导实验提高区熔效率.

高纯锗多晶材料的制备

介绍了用国产材料进行锗区熔提纯的制备工艺，借助此工艺已获得净杂质浓度为～１０１０ｃｍ－３量级的多晶材料。

超高纯锗多晶材料制备工艺方法研究

高纯锗属于半导体材料,一般通过区域熔炼法提纯制取,微量杂质元素会显著地使其电阻率降低。因此,习惯用(杂质)载流子浓度(通过电阻率和迁移率进行表征)来表示高纯锗的纯度,(杂质)载流子浓度越低,纯度越高。为提高超高纯锗多晶材料的纯度,适应空间暗物质、中微子探测、地质勘探等领域研究的需要,开展了超高纯锗多晶材料纯度的实验工艺优化实验研究。同时,进行了区熔次数的实验研究以改进工艺过程,以期找到一种新型的超高纯锗多晶材料制备工艺,使制备出的超高纯锗多晶材料纯度达到(12~13)N,载流子浓度<1×1011/cm2,电阻率>2×103Ω·cm,迁移率>1×104cm2/(V·s)。

用磁悬浮冷舟技术制造高纯稀土金属的方法

本发明公开了一种用磁悬浮冷舟技术，制造高纯稀土金属（TbDy）的方法。本方法与常用提纯稀土金属的方法相比，它。较好的解决了区熔坩埚对深的污染和熔体对区熔坩埚的侵蚀问题，为高纯稀土的制造提供了可靠保证，同时磁悬浮冷舟可重复多次使用，从而降低了区熔提纯成本。

降低高纯铟中杂质锡含量的方法研究

以4N(99.99%)的铟为原料,通过电解精炼、中频冶炼、区熔熔炼和真空蒸馏的工艺提纯方法,来验证高纯铟产品中杂质锡的含量,产品需要满足Sn≤0.3ppm。使用GDMS的分析检测方法来判定铟中的杂质锡含量。结果表明,真空蒸馏的方法对铟中杂质锡含量降低效果明显,杂质Sn含量低于0.1ppm。

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国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项“全自动高纯锗能谱仪系统的开发”项目取得重要进展。项目突破了低位错高纯锗单晶的杂质元素分离及区熔提纯关键技术工艺,锗材料纯度达到13N;突破了高纯锗探测器表面钝化保护层制备工艺,研制出高纯锗探测器样机;研发了高计数率数字化多道脉冲幅度分析器硬件系统以及配套核素分析软件。