锗怎么读(锗的用途)

 百科知识大全   2023-03-31 19:15   1,067 views 人阅读  2 条评论
摘要:

[拼音]:zhe[外文]:germanium元素符号Ge,银灰色脆性金属,也有人将锗归入半金属,光泽美丽。在元素周期表中属ⅣA族,原子序数32,原子量***,金刚石型点阵,常见化合价为+4。锗是晶体管中首先使

锗怎么读(锗的用途)

[拼音]:zhe

[外文]:germanium

元素符号Ge,银灰色脆性金属,也有人将锗归入半金属,光泽美丽。在元素周期表中属ⅣA族,原子序数32,原子量***,金刚石型点阵,常见化合价为+4。锗是晶体管中首先使用的半导体材料,对固体物理和固体电子学的发展起过重要作用。

1871年俄国人门捷列夫(Д.И.Μенделеев)根据周期律预言自然界存在一种厚子量为72的化学元素,性质和硅相似,称之为“类硅”。1886年德国人温克勒(C.A.Winkler)在分析硫银锗矿时发现和分离出这个元素,并以他的祖国Germany命名。

资源

锗矿物主要有硫银锗矿(4Ag2S·GeS2),含锗6~7%;黑硫银锡矿[4Ag2S+(Sn,Ge)S2],含锗1.8%;锗石(3Cu2S·FeS·2GeS2),含锗8~9%;硫锗铁铜矿(Cu,Fe)3(Fe,Ge,Zn,Sn)(S,As)4,含锗7.8%;但都很稀少。锗通常以伴生状态存在于闪锌矿、某些铁矿及其他硫化矿物中。闪锌矿含锗量约为 ***~0.1%。各种煤含锗在***~0.1%之间,低灰分煤(亮煤)中含锗较多。

锗是锌电解时最有害的杂质之一,当电解液中含锗超过 0.1毫克/升时,必须将锗除去。现代工业生产的锗主要是铜、铅、锌冶炼的副产品(见重金属冶金资源的综合回收)。

70年代末世界上每年生产的锗约110吨(不包括废锗回收)。1980年美国市场本征锗的价格约为784美元/公斤。二氧化锗为487美元/公斤。

中国于1959年开始从含锗的氧化铅锌矿、闪锌矿和煤灰中回收锗,并进行工业生产。

锗的性质和锗的用途

锗具有半导体性质。在高纯金属锗中掺入三价元素如铟、镓、硼等,得到p型锗;掺入五价元素如锑、砷、磷等,得到n型锗。锗的禁带宽度 (300K)***电子伏,本征电阻率(27℃)47欧姆·厘米,电子迁移率3900±100厘米2/(伏·秒),空穴迁移率1900±50厘米2/(伏·秒),电子扩散系数100厘米2/秒,空穴扩散系数48.7厘米2/秒。

锗在电子工业中的用途,已逐渐被硅代替。但由于锗的电子和空穴迁移率较硅高,在高速开关电路方面,锗比硅的性能好。锗在红外器件、γ辐射探测器方面,有新的用途。金属锗能通过 2~15微米的红外线,又和玻璃一样易被抛光,能有效地抵制大气的腐蚀,可用以制造红外窗口、三棱镜和红外光学透镜材料。锗酸铋用于闪烁体辐射探测器。锗还同铌形成化合物,用作超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂。用二氧化锗制造的玻璃有较高的折射率和色散性能,可用于广角照相机和显微镜镜头;GeO2-TiO2-P2O5类型的玻璃有良好的红外性能,在空间技术上,可用来保护超灵敏的红外探测器。

富集回收

锗的制取第一步是从重有色金属冶炼过程回收锗的富集物。以炼锌为例:在火法炼锌过程中,锌精矿首先经过氧化焙烧,然后加入还原剂和氯入钠,在烧结机上烧结焙烧,锗以氯化物或氧化物形态挥发进入烟尘。如不采用氯化烧结措施,锗将富集于最后锌蒸馏的残留物中(见氯化冶金)。在湿法炼锌过程中,如锌精矿含锗不高时,大部分锗在硫酸浸出渣中,小部分锗进入溶液。在锌溶液净化过程中,由于锗的亲铁性质,氢氧化铁沉淀时吸附锗,锗进入铁渣。锌溶液用锌粉置换镉时,残留的锗和镉同时为锌粉所置换。如将浸出渣熔化,然后用烟化炉挥发铅、锌,则锗以一氧化锗状态挥发,富集于烟尘中。烟化炉可用来处理含锗的氧化铅、锌矿。将氧化矿在鼓风炉内熔炼,再用烟化炉处理炉渣挥发锗,挥发率大于90%。现代炼锌多用湿法,在处理含锗较高的硫化锌精矿(含锗100~150克/吨)时,首先使锗富集于浸出渣中,用烟化炉处理,烟尘含锗0.1%,用酸浸出,溶液净化后,加丹宁(C76H52O46)沉淀,沉淀物中含锗3~5%;经烘干、煅烧,得到含锗15~20%的锗灰,作为提锗原料。

高纯锗单晶的制备

首先将富集物用浓盐酸氯化,制取四氯化锗,再用盐酸溶剂萃取法除去主要的杂质砷,然后经石英塔两次精馏提纯,四氯化锗(GeCl4)的含砷量可降至1ppm以下,再经高纯盐酸洗涤,可得高纯四氯化锗。用高纯水使四氯化锗水解,得高纯二氧化锗(GeO2)。一些杂质会进入水解母液,所以水解过程也是提纯过程。纯二氧化锗经烘干煅烧,在还原炉的石英管内用氢气于650~680℃还原得到金属锗。还原终结时可逐渐升温至1000~1100℃,使锗熔化,将石墨舟从还原炉中缓缓拉出,控制温度,把杂质驱至尾端,这种方法称为定向结晶法。切去锗锭的尾端,其余部分的纯度大大提高,电阻率可达20欧姆·厘米以上(见晶体培育)。

半导体器件所需的锗,纯度通常以电阻率表示,规定在20℃时在锭底部表面测出的电阻率应为30~50欧姆·厘米,其杂质总含量为10-8~10-9%,必须采用区域熔炼提纯法进一步提纯。

锗单晶的制备方法有两种:一种是直拉法,另一种是区熔匀平法。

(1)直拉法是将锗锭置于坩埚中熔化,然后用一固定在拉杆上的锗晶体作籽晶,垂直浸入温度略高于熔点的熔融锗中,以一定的速度从熔体向上拉出,熔融锗便按籽晶的结晶方向凝固。通过控制拉速、坩埚和籽晶转速等措施,以及自动控制炉温和单晶直径等技术,可以制成n型电阻率为 ***~40欧姆·厘米、p型电阻率为***~40欧姆·厘米、位错密度为500~3000厘米-2、直径为 20~300毫米的锗单晶。

(2)区熔匀平法所用的炉子为水平式石英管加热炉,能生产电阻率均匀的锗单晶,电阻率的径向均匀度为±3%,纵向均匀度为±7%,位错密度为103厘米-2,单晶截面为5~12厘米2。

红外器件所用锗单晶为n型,电阻率5~40欧姆·厘米,单晶直径可达300毫米,多晶直径可达600毫米。探测器级锗单晶用于制作锂漂移探测器和高纯锗探测器。后者要求锗单晶的净杂质含量更低(<1010原子/厘米3)。锗单晶的性能用型号、电阻率均匀性、位错密度、少数载流子寿命和载流子浓度等指标来表示。

废锗回收

从锗加工废料中回收锗很重要。自冶炼到制成锗晶体管整个过程,特别是区熔提纯、拉制单晶、切片、磨片和抛光锗片的加工过程中,会产生大量的含锗废料。这些废料的含锗量为:切割粉60~70%,碎片80~90%,滤纸20%,腐蚀液2~10%。从废料中回收锗的方法很多,主要有:

(1)用氯气在石英容器内使锗氯化成四氯化锗,然后蒸馏回收;

(2)用新鲜的NaOCl于80℃处理锗残渣,生成锗酸钠(Na2GeO3),然后加入氢氧化铵,生成锗的沉淀物(Na2O)x(NH4)yGe2O3,回到四氯化锗生产流程。在处理含氢氟酸的腐蚀液时,加入氢氧化铵,可生成氟化铵和锗酸铵(NH4)xGe2O3沉淀。在四氯化锗水解过程中产生的水解液和洗涤液中含有少量(约6~7克/升)的锗,回收的方法是用硫酸镁和氢氧化铵使锗沉淀为正锗酸镁(见超纯金属)。

参考书目

C.A.Hampel ed., Rare Metals Handboo噚, 2nd ed.,Reinhold, New York, 1961.

沈华生:《稀散金属冶金学》,上海人民出版社,上海,1976。

参考文章

如何用万用表判别晶体管的管型和极性?锗管和硅管又如何通过实验区别出来?

广而告之

杭州书法高考培训班2023年招生开始了2023年招生开始了

杭州望崖阁书法培训工作室是一家专业的书法高考培训班,2024年杭州书法培训班招生主要针对高考书法培训的学生,书法培训班特色:针对性教学、小班化教学,高强度集训,文化课辅导,提供食宿。咨询电话:19817156654!

本文地址:http://news.guanyikai.com/415.html
版权声明:本文内容来自互联网,由 百科知识大全 编辑整理,版权归原作者所有,如果存在侵权,请联系我们,我们将在2日内删除。
本站告知:内容仅为作者本人观点,不代表本站立场和观点。欢迎分享本文,转载请保留出处!

 发表评论


表情

  1. 百科知识大全
    百科知识大全【站长】 @回复

    锗,锗怎么读,锗的用途,钛锗手链

  2. 百科知识大全
    百科知识大全【站长】 @回复

    锗的用途及应用领域简介

    锗,它的名字来自于德国,是专家文克勒的拉丁文名字。相对于锡与硅这两种同类元素来讲,它不仅面世比较晚,而且被使用起来更晚。锗在1885年才由德国化学家文克勒发现制造出来,尔后在第二年才被确定为一种新元素。但是直到1950年代,锗都没有关键性的实质用途,直到世界上第一个晶体三极管面世,就是通过锗制成。晶体三极管是计算机的心血管,所以可以说,锗协助创建了我们目前生活的数字世界。

    目前而言,通过不停的研究,锗成为了重要的半导体材料,在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用。具体来说,全球锗终端用户分为纤维光纤30%,红外光纤20%,聚合催化剂20%,电子和太阳能器件15%和其他(荧光粉、冶金、和化疗)15%。并且还在不停的被发掘出其他应用!