词条 | 锗材料 |
释义 | zhecailiao 锗材料(卷名:电子学与计算机) Germanium 重要的半导体材料,化学元素符号Ge,位于元素周期表Ⅳ族,原子序数32,原子量72.60,银灰色脆性金属,有光泽。1871年Д.И.门捷列夫曾预见锗的存在,命名为“类硅”,并推测了它的性质。1886年德国科学家在硫银锗矿物中,发现了这个元素,证实了门捷列夫的预见。并以德国命名此元素 (Germanium)。但在很长时间内未曾找到锗的实际用途,只是湿法炼锌过程中必须除去的有害物质。直到1915年发现锗的整流效应,锗材料才开始得到实际应用。以后锗的纯度不断提高,于1942年用高纯锗制造了耐高压二极管,用于雷达。J.巴丁等人在研究过程中放弃硒,改用锗材料,才使晶体管的发明获得成功。1950年,首次制出锗单晶。1952年发明区域提纯法,有效地进行锗提纯。在50年代,锗是最主要的半导体材料。后来,在半导体器件方面,锗逐渐被硅所取代。但在同时,锗又有了一些新的用途。 锗的密度为5.3267克/厘米3,熔点为937.4 ![]() ![]() 虽然锗在地壳中的丰度为7ppm,高于铍和砷,但由于分布分散,属稀散金属。锗的矿物有硫银锗矿(4Ag2S·GeS2),锗石(7CuS·FeS·GeS),硫锗铁铜矿 ([CUFeGeAs]xSy)等。由这些矿物构成的矿床极为少见。多数情况是这些矿物夹杂于有色金属硫化矿中,或者锗呈同晶型杂质存在于有色金属硫化矿中。因此有色金属硫化矿是回收锗的主要原料。锗常富集于一些煤中,也可以从中回收。中国主要从铅锌矿中回收锗。 半导体锗的生产可分为三个阶段:锗的富集、高纯锗的制备、单晶的制备。除含锗很高的原料可对锗直接富集而得锗精矿外,一般都在有色冶金过程中,通过综合回收使锗得到富集,然后再使锗与有色金属及其他杂质分开,而得到锗精矿。从煤中回收锗,一般是在燃烧或气化过程中,将锗富集。从锗精矿或其他锗的富集物中提取锗都采用氯化法,使其变成四氯化锗挥发。冷凝后的四氯化锗经萃取或(和)精馏进行提纯,然后水解成二氧化锗,烘干后的二氧化锗经氢还原得金属锗,再经区域提纯得高纯锗。高纯锗一般能达到本征纯度(即其电离杂质浓度明显地低于锗的室温本征载流子浓度)。制备锗单晶的方法有两种:区域匀平法和直拉法。用前一方法制备的锗单晶纵向电阻率分布均匀,截面积为梯形,成本较低,但位错密度较高;用后一方法制备,晶体完整性好,截面积为圆形。 锗的最大用途是作红外透镜和窗口,可用单晶或多晶。这是利用锗在 1.8~20微米波长范围内有较好的透过率。这方面用量约为其总用量的三分之一以上,而且还会增加。锗器件工作温度低(不能超过75 ![]() |
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