高纯锗(high purity germanium)

电阻率为4700Ω•m和净载流子浓度小于1.5×10¹²/cm³的金属锗。高纯锗一般通过区域熔炼提纯制取。

高纯锗是半导体，微量杂质元素会显著地使其电阻率降低。元素周期表中的第V族元素会使锗呈电子型导电(称N型导电)，称这些元素为施主杂质；Ⅲ族元素会使锗呈穴型导电(称P型导电)，称这些元素为受主杂质。一般用电阻率的大小来表示高纯锗的纯度，电阻率越大，纯度越高。两类不同的导电杂质对高纯锗导电性起着相反的作用，当两类杂质同时存在时，它们对锗的导电性的影响相互抵消。称这种相互抵消的现象为补偿。高纯锗的导电特性就由占优势的那类杂质所决定。因而，有时电阻率不足以表征高纯锗的纯度。严格的表示纯度的方法，应该根据霍尔效应测量从液氦到液氮温度范围的高纯锗的净载流子浓度和补偿度。当电流垂直于外磁场方向通过导电体时，在垂直于电流和磁场的方向，物体两侧产生的电位差现象称为霍尔效应。研究半导体的霍尔效应可以确定它的导电类型及其载流子浓度等。半导体的导电作用是通过带电粒子运动(形成电流)来实现的，这种电流的载体称为载流子。施主杂质和受主杂质经补偿后每立方厘米体积半导体中的载流子数目称为净载流子浓度。

高纯锗用于制作半导体二极管、晶体管、红外光学镜片、棱镜、y射线探测器，以及用于铸造红外光学镜片和真空镀膜。

将化学提纯制得的99.999％锗用区域熔炼法提纯而得到高纯锗。区域熔炼法1952年为美国普凡(W.G.Pfann)所发明。锗的区域熔炼提纯是将欲提纯的锗锭放入石英或石墨舟皿中，舟皿则放在透明石英l辛一一重蓦管中，管内抽真空或通入保护气体。利用高频感应加热或电阻加热器使锗锭形成一个或数个熔区，当以一定速度移动加热器或舟皿时，熔区也相应沿锗锭移动。由于锗锭中各杂质的分配系数K(见有效分配系数)不同，大部分杂质的K<l(见表)。区域熔炼时K>1的杂质移向头部，K<1的杂质移向尾部。一般经过6次区域熔炼后，切去锗锭的头、尾端，中段的电阻率可达5000Ω•m，纯度约为9～10个“9”。锗的区域熔炼提纯原理如图。