Очищенный зонной плавкой германий используют для выращивания монокристаллов с одновременным легированием германия необходимыми донорными или акцепторными добавками. Наиболее употребителен метод получения монокристаллов вытягиванием из расплава (метод Чохральского). По этому методу германий расплавляют в тигле из спектрально чистого графита, установленном в графитовом нагревателе сопротивления с графитовыми экранами. Тигель строго центрируют по отношению к нагревателю и при помощи нижнего штока тиглю сообщается вращательное движение вокруг вертикальной оси. Над тиглем монтируют верхний шток с закрепленной на его конце монокристаллической затравкой. Затравка представляет собой квадратную пластинку, вырезанную из монокристалла германия в направлении, параллельном плоскости, отвечающем направлению преимущественного роста кристалла. Верхний шток с затравкой соединяется с механизмом, обеспечивающим его перемещение по вертикали и вращательное движение в направлении, противоположном направлению вращения тигля. Все устройство монтируют в герметичном стальном водоохлаждаемом корпусе, камера которого соединена с системой вакуумной откачки и системой подачи водорода и азота.
Затем камеру промывают азотом, заполняют водородом глубокой очистки, включают ток и расплавляют германий, перегревая его до 1000° С. После некоторой выдержки расплава при 1000° С, необходимой для равномерного распределения добавочного элемента в расплаве германия, температуру понижают до 965° С, включают вращение тигля и медленно опускают затравку на поверхность расплава. По достижении хорошего контакта затравки с расплавом включают механизм вращения и подъема затравки и устанавливают температуру, соответствующую кристаллизации расплава германия в месте его контакта с затравкой. Колебания температуры расплава вблизи фронта кристаллизации не должны превышать 0,5° С. Вращением тигля при вытягивании поддерживают равномерном вpащении вытягиваемого кристалла способствует равномерному распределению легирующей добавки по сечению кристалла. Скорость вращения обычно составляет 60 об/мин. Скорость роста кристалла (скорость вытягивания) принимают равной 1 – 2 мм/мин. По мере вытягивания кристалла с постоянной скоростью и уменьшения объема расплава концентрация легирующей добавки в расплаве германия увеличивается, что ведет к неравномерности распределения добавки по длине кристалла и неравномерности его свойств. Для получения монокристаллов с большей равномерностью свойств используют плавающие тигли, конструкция которых позволяет поддерживать постоянный объем легироранного расплава путем подпитки его рас-плавом чистого германия в процессе вытягивания.
При совершенной структуре и кристаллографической Ориентации монокристаллической затравки германия, при строгом соблюдении температурного режима и отсутствии колебаний механических систем, обеспечивающих заданные скорости вытягивания и вращения кристалла, метод вытягивания из расплава позволяет получать монокристаллы с правильной кристаллической решеткой, электрические свойства которых отвечают требованиям полупроводниковой техники.
Получаемые на современных установках монокристаллы германия имеют диаметр 20 – 40 мм и длину ~200 мм. Для получения кристаллов большей длины (до 1 м и более) с одновременным обеспечиванием равномерности свойств по длине и сечению кристалла применяется метод горизонтального зонного выравнивания. Используют установки, аналогичные установкам, для зонной очистки, но с одной расплавленной зоной. После прохода зоны из специальной заготовки поликристаллического германия получают монокристалл, кристаллографическая структура которого соответствует ориентировке монокристаллической затравки в начале слитка.