以四氟化锗为介质离心分离72Ge同位素技术研究

孙启明，周明胜，潘建雄，孙 旺，姜东君

(清华大学 工程物理系，北京 100084)

目前，锗同位素主要应用于半导体器件生产、医疗领域[1-2]和基础物理研究。天然稳定锗同位素有5种，分别是70Ge、72Ge、73Ge、74Ge、76Ge，丰度分别为20.57%、27.45%、7.75%、36.50%、7.73%[3]。

在半导体工业中，高丰度的72Ge越来越受到重视，其以四氟化锗气体形式应用于预非晶化注入工艺，以防止硅晶片注入掺杂剂通道，从而优化器件的性能和速度。此外，在硼注入之前，将四氟化锗气体注入，通过控制72Ge/74Ge的比值，可以在表面附近形成合适厚度的非晶态薄层，从而消除沟道效应，增强p型金属氧化物半导体场效应晶体管(p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, pMOSFET)的器件性能[4]。

当今，世界上生产锗同位素的厂商集中在欧美、俄罗斯等地。如美国的国家同位素发展中心(National Isotope Development Center, NIDC)在2006年就能生产超高纯度四氟化锗，并能够人工制备放射性68Ge，且能够将技术转让给企业进行工业生产；欧洲的Urenco公司也进行了锗同位素生产；俄罗斯气体离心法分离同位素方面经验丰富，可以生产多种稳定同位素，其中俄罗斯同位素股份公司(JSC Isotope)可以生产72Ge、74Ge、76Ge等多种锗同位素产品。

我国至今尚未形成锗同位素的生产能力，清华大学工程物理系技术物理研究所曾以四氟化锗为介质通过气体离心法进行了锗同位素的分离研究，通过级联计算，理论上可以得到90%以上丰度的76Ge[5]。本文在此基础上，利用新建成的国产气体离心机准生产级联实验平台，研究55%丰度以上72Ge产品的制备技术，以期为生产出满足半导体行业要求的锗同位素提供一定参考。……