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Germanium Ge (N-type) Evaporation Process Notes


Germanium (Ge (N-type)) General Information

Germanium ist ein harter und spröder Werkstoff mit halbmetallischem, grauweißem Aussehen. Es hat eine Dichte von 5,35 g/cm³, einen Schmelzpunkt von 937 °C und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.167 °C. Es wird im Periodensystem als Halbmetall klassifiziert, d. h. es besitzt Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen. Germanium ist wie Silizium ein Halbleiter und wird häufig bei der Herstellung von Transistoren und integrierten Schaltungen eingesetzt. Bei der Herstellung von optischen Speichermedien und optischen Beschichtungen wird es oft unter Vakuum verdampft. Weitere Anwendungen des Materials sind als Legierungsmittel und Katalysator.

Germanium Ge (N-type) Specifications

WerkstofftypGermanium
SymbolGe (N-Typ)
Atomares Gewicht72,63
Ordnungszahl32
Farbe und AussehenGrauweiß, halb-metallisch
Wärmeleitfähigkeit60 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)937
Massenwiderstand5 - 40 ohm-cm
Wärmeausdehnungskoeffizient6 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)5,32
SputterDC (dotiert), HF
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
20*
Art des BondingIndium, Elastomer
DotierstoffAntimon
Z-Verhältnis0,516
ElektronenstrahlExzellent
Thermische Verdampfungstechniken Schiffchen:  W, C, Ta
Tiegel:  Q, Al2O3
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®, Graphite
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  812
10-6:  957
10-4:  1.167
BemerkungenExzellente Schichten per Elektronenstrahl.

* Dies ist eine Empfehlung, die auf unserer Erfahrung mit diesen Materialien in KJLC-Sputterkanonen basiert. Die Raten basieren auf nicht-gebondeten Targets und sind materialspezifisch. Gebondete Targets sollten mit geringerer Leistung betrieben werden, um ein Versagen des Bondings zu vermeiden. Gebondete Targets sollten je nach Material mit 20 Watt/Quadratzoll oder niedriger betrieben werden.

Z-Faktoren

Empirische Bestimmung des Z-Faktors

Leider sind der Z-Faktor und das Schubmodul für viele Werkstoffe nicht ohne weiteres verfügbar. In diesem Fall kann der Z-Faktor auch empirisch unter Verwendung der folgenden Verfahren bestimmt werden:

  • Legen Sie den Werkstoff ab, bis die Lebensdauer des Kristalls bei 50 % oder kurz vor dem Ende der Lebensdauer des Kristalls liegt, je nachdem, was früher eintritt.
  • Legen Sie ein neues Substrat neben den verwendeten Quarzsensor.
  • Stellen Sie die QCM Dichte auf den kalibrierten Wert ein; Werkzeug auf 100 %.
  • Nehmen Sie eine Null-Kalibrierung der Schichtdickenmessung vor.
  • Dampfen Sie ungefähr 1000 bis 5000 A des Werkstoffs auf das Substrat auf.
  • Verwenden Sie ein Profilometer oder Interferometer, um die tatsächliche Dicke der Substratschicht zu messen.
  • Stellen Sie den Z-Faktor des Instruments ein, bis der korrekte Dickenwert angezeigt wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Kristalle häufig zu wechseln und den Fehler zu ignorieren. Die folgende Grafik zeigt den %-Fehler in der Rate bzw. Dicke bei Verwendung des falschen Z-Faktors. Bei einem Kristall mit einer Lebensdauer von 90 % ist der Fehler vernachlässigbar, selbst für große Fehler in dem programmierten gegenüber dem tatsächlichen Z-Faktor.

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