2021102020673锗单晶及锗单晶的热处理工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN113073386A
(43)申请公布日2021.07.06
(21)申请号202110202067.3C22F1/16(2006.01)

(22)申请日2021.02.23
(71)申请人有研光电新材料有限责任公司
地址065001河北省廊坊市廊坊开发区百
合道4号
(72)发明人王博冯德伸易见伟王宇
李燕马远飞于洪国林泉
雷同光
(74)专利代理机构北京辰权知识产权代理有限
公司11619
代理人佟林松
(51)Int.Cl.
C30B29/08(2006.01)
C30B33/02(2006.01)
C22F1/02(2006.01)
权利要求书1页说明书4页附图1页
(54)发明名称
锗单晶及锗单晶的热处理工艺
(57)摘要
本发明提供了一种锗单晶及锗单晶的热处
理工艺，该热处理工艺包括以下步骤：在惰性气
氛中，对锗单晶依次进行第一恒温阶段、第一降
温阶段、第二恒温阶段、第二降温阶段的处理；其
中，第一恒温阶段为：升温至750～850℃，然后恒
温保持一定时间；第一降温阶段为：以一定的速
度降温至450～550℃；第二恒温阶段为：在450～
550℃的条件下恒温一定时间，并且所述第二恒
温阶段的恒温时间大于所述第一恒温阶段的恒
温时间；第二降温阶段为：以一定的速度降温至
20～30℃。该热处理工艺能够有效消除250mm以
上大直径锗单晶中的残余应力，提高锗单晶的光
学均匀性，对红外锗单晶加工和制造环节有重要
作用。
CN113073386A
CN113073386A权利要求书1/1页

1.一种锗单晶的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
在惰性气氛中，对锗单晶依次进行第一恒温阶段、第一降温阶段、第二恒温阶段、第二
降温阶段的处理；
其中，第一恒温阶段为：升温至750～850℃，然后恒温保持一定时间；
第一降温阶段为：以一定的速度降温至450～550℃；
第二恒温阶段为：在450～550℃的条件下恒温一定时间，并且所述第二恒温阶段的恒
温时间大于所述第一恒温阶段的恒温时间；
第二降温阶段为：以一定的速度降温至20～30℃。
2.根据权利要求1所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，在所述第一恒温阶段之前
还对所述锗单晶进行预处理：将直径≥250mm的锗单晶截断成一定厚度的锗单晶段。
3.根据权利要求1所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，所述第一降温阶段中的升
温速率为120～180℃/h；所述第一降温阶段和第二降温阶段的降温速率均为25～35℃/h。
4.根据权利要求1所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，所述第一恒温阶段的恒温
时间为12～18h。
5.根据权利要求4所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，所述第一恒温阶段温度为
800±30℃，恒温时间为15～18h。
6.根据权利要求1或4所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，所述第二恒温阶段的
恒温时间为80～95h。
7.根据权利要求6所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，所述第二恒温阶段温度为
500±30℃，恒温时间为90～95h。
8.根据权利要求1所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，所述热处理工艺在常压下
进行，并且通过持续通入氩气实现所述惰性气氛。
9.根据权利要求8所述的锗单晶的热处理工艺，其特征在于，所述氩气的通入流量为20
～50slpm；所述真空退火炉的温度控制精度为±0.1℃。
10.一种锗单晶，其特征在于，采用权利要求1‑9任一项所述的锗单晶的热处理工艺制
备得到，所述锗单晶的折射指数均匀性Δn≤1*10‑4。

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CN113073386A说明书1/4页

锗单晶及锗单晶的热处理工艺

技术领域
[0001]本发明涉及锗单晶热处理技术领域，具体涉及一种锗单晶及锗单晶的热处理工
艺。

背景技术
[0002]锗单晶具有光学品质好、折射率高、化学稳定性好、机械强度高等特点，是8～12μm
红外热成像系统窗口和透镜的首选材料。提高红外热成像系统的分辨率和灵敏度，特别是
长距离探测的准确性，不仅需要大直径高质量的锗单晶，而且对单晶的光学性能均匀性和
力学性能提出了更高要求。
[0003]锗单晶一般采用直拉单晶制造法(CZ法)制备，单晶生长过程中热场温度梯度较
大，而锗单晶的热导率较小，导致锗单晶(特别是大直径单晶)产生较大残余应力，严重影响
锗单晶的性能及使用。应力较大时，对锗单晶进行滚磨、切片、细磨和机械抛光等冷加工时，
容易产生炸裂、崩边的现象，使加工变得困难，影响成品率。而即使应力不大，加工出的单晶
片面形也不易控制，尺寸精度较差，难以满足加工要求。残余应力能够导致单晶产生应力双
折射现象。应力双折射会使一点发出的红外光束在经过锗单晶做成的光学