ООО «Германий и приложения»

Оптические компоненты из германия

Действующий завод

Акционеры портфельной компании 
АО «РОСНАНО», частные соинвесторы

Технологическое направление 
Новые материалы (наноматериалы)

Место размещения производства 
Новомосковск, Тульская область
пос. Новошахтинский, Приморье
150 рабочих мест

Год начала инвестирования:  2009

Общий бюджет проекта
2,17  млрд рублей
Доля РОСНАНО
0,8  млрд рублей

Создание комплекса высокотехнологичных производств германиевых продуктов для оптико- и наноэлектронной техники. Основная продукция производства — плоские заготовки из германия (диски, бруски и пластины), а также сферизованные заготовки для линз

Германий и его соединения находят применение в высокотехнологических областях техники, медицины и промышленности. Оптика из германия используется в приборах ночного видения. Из него изготавливаются подложки для фотоэлектрических преобразователей, применяемых в солнечных батареях (прежде всего космического базирования). В светотехнике германий используется как реагент для производства люминофоров, в химической промышленности — как катализатор, в металлургии применяется для изготовления специальных сплавов, в медицине — в составе биоактивных добавок и противораковых препаратов.

В ноябре 2011 года компания «Германий и приложения» запустила новое высокотехнологическое производство электронно-оптических компонентов в Новомосковске. Производство оснащено уникальными измерительными средствами и другим современным оборудованием, в частности станками с ЧПУ для резки и сферизации заготовок, а также оборудованием для тонкой шлифовки и полировки оптических элементов и подложек. Это производство — часть масштабного производственного комплекса ООО «Германий и приложения», расширяемого в рамках совместного проекта с РОСНАНО. В Приморском крае на участке угольного разреза ведется добыча германийсодержащего угля. В нескольких километрах от месторождения находится расширяемое и модернизируемое производство германиевого концентрата.

Компания «Германий и приложения» является единственным вертикально интегрированным производителем германия в России. После завершения модернизации в 2013 году компания «Германий и приложения» станет одним из мировых лидеров по производству изделий из германия.

 

Сфера применения

  • Химическая промышленность
  • Электроника
  • Альтернативная энергетика

Основные потребители

  • Производители приборов ночного видения
  • Производители солнечных батарей

Конкурентные преимущества

  • Собственная сырьевая база в Приморском крае с одним из самых высоких содержаний германия в угле в мире
  • Вертикально интегрированное производство, позволяющее снизить зависимость от внешних факторов и минимизировать риски

Основными продуктами проекта станут 4 вида германийсодержащих материалов:

  • монокристаллический германий, применяемый в качестве заготовок для окон и линз инфракрасной оптики, электронных компонентов, подложек для эпитаксии;
  • подложки и компоненты для инфракрасной оптики из поли- и монокристаллического германия, используемые в качестве основы для выращивания наногетероструктур в солнечной энергетике, для изготовления солнечных элементов;
  • поликристаллический германий, являющийся исходным материалом для выращивания монокристаллов германия с заданными свойствами, пригодными для изготовления изделий ИК-оптики, полупроводниковых детекторов, подложек для солнечных батарей;
  • диоксид германия (GeO2), используемый в качестве компонента катализатора при изготовлении синтетических волокон и других процессов органического синтеза, производстве специальных стекол с высоким коэффициентом преломления и прозрачностью в ИК-области спектра, косметологии и изготовлении эмалей и глазурей.

Германиевые заготовки — изготовленные из поли- или монокристаллического германия пластины, призмы, цилиндры, тела вращения с генерированной поверхностью, которые, после дополнительной обработки, могут быть использованы как оптические или электронные компоненты различных устройств. Заготовки могут иметь особенности: определенные фаски, линейный или нелинейный контур, отверстия и т.п.

В зависимости от назначения, для производства заготовок выбирается германий, имеющий P- или N- тип проводимости, определенным образом легированный и обладающий соответствующим удельным электрическим сопротивлением. Монокристаллический германий имеет определенную ориентацию.

Пропускание в диапазоне длин волн 3–10 мкм не менее 46% (для отполированного образца 10 мм толщины).

Дополнительная обработка, как правило, заключается в шлифовке и полировке поверхностей заготовки, а также в нанесении на эти поверхности специальных покрытий. Изделия — это оптические окна, линзы, подложки и т.д.

Окна и призмы из германияОкна и призмы из германия

Окна используются для защиты и изоляции системы от внешнего воздействия. Германиевые окна обеспечивают проникновение в систему только излучения ИК-диапазона.

Возможно изготовление заготовок для плоско-параллельных, клиновидных окон и окон Брюстера с различными особенностями. Толщина окон обычно больше 2 мм.

Пластины и подложкиПластины и подложки

Германиевые пластины — основа для производства различных подложек для разнообразных применений в солнечных батареях и в электронике. Толщина изготавливаемых пластин находится, обычно, в интервале 0,15–2 мм.

Линзы, купола и гипер- полусферы

Германиевые линзы — сферические и асферические — используются в различных оптических системах, работающих в ИК-диапазоне.

Линзы, купола и гипер- полусферы

Возможно изготовление заготовок для плоско-выпуклых, плоско-вогнутых, двояко-выпуклых, двояко-вогнутых, выпукло-вогнутых линз, асферических линз, куполов и гипер- полусфер.

Заготовки из селенида цинкаЗаготовки из селенида цинка

Селенид цинка используется для изготовления оптических элементов: окон, линз, зеркал, призм, светоделителей и т.п. с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах и в широкополосных спектральных приборах, работающих в диапазоне от 0.6 до 19 микрон. Он также подходит для изготовления изображающей оптики.

Вследствие большей ширины запрещенной зоны, чем у германия, компоненты из селенида цинка могут использоваться при более высоких температурах (до 2000°С против 500°С).

Поликристаллический селенид цинка выращивается методом химического осаждения из газовой фазы (CVD — Сhemical Vapor Deposition) и имеет однородную структуру.

Германий, используемый для производства заготовок, это поли- или монокристаллический материал, свойства которого задаются при его производстве из т.н. ГПЗ (германия поликристаллического зонноочищенного). ГПЗ — стандартный материал, получаемый в результате химической переработки германиевого сырья и очистки слитка металлического германия до 99,9999%.

Монокристаллы германия требуемой ориентации выращивают из ГПЗ, который легируется тем или иным химическим элементом для задания определенного типа проводимости и придания монокристаллу других нужных свойств.

Основой получения поликристаллического материала, используемого, также как монокристаллы, в производстве заготовок, является ГПЗ, легированный, в зависимости от назначения, определенным элементом.

В ряде применений используется германий в виде порошка, гранул или кусочков германия. Гранулы и кусочки германия удобно использовать при нанесении покрытий на оптические компоненты. Порошок применяется как легирующая добавка.

Химические соединения германия. Основные химические соединения германия, имеющие разнообразное применение, — диоксид и тетрахлорид германия. Известны другие соединения, например, используемые в качестве медицинских препаратов, биодобавок, средств парфюмерии и косметики органические соединения германия. Германаты находят применение в светотехнике (люминофоры), есть и другие, менее распространенные применения.

Германиевое сырье и переработка отходов. Основным сырьем для производства германия и его химических соединений является германиевый концентрат — продукт специальной переработки германийсодержащего угля. Также в производстве германия используются порошки и суспензии, образующиеся при шлифовке и полировке германиевых заготовок и изделий, германиевый лом и содержащие германий отходы других производств. Вторичное использование германия играет большую роль в общем балансе производства и потребления этого дорогостоящего материала.