Исследование влияния режимов получения поликристаллических пластин германия методом горизонтальной направленной кристаллизации и их свойства, страница 2

Существование открытого в 1886году немецким химиком Винклером германия было предсказано пятнадцатью годами ранее Д.И.Менделеевым. В IV группе Периодической системы германий занимает место между кремнием и оловом. Предсказанные свойства «экасилиция» имели промежуточные значения между свойствами кремния и олова, что блестяще подтвердилось при проверке и явилось одним из бесспорных доказательств правильности классификации элементов, предложенных Д.И.Менделеевым. Полупроводниковые свойства германия также определяются его положением в периодической системе. Ширина запрещенной зоны германия, например, имеет промежуточные значения между шириной запрещенной зоны кремния и серого олова.

После исследования основных свойств германия при его открытии этот замечательный элемент мало изучался вплоть до второй мировой войны.

В 1948г. были проведены работы по созданию германиевого транзистора. После этого исследованию способов получения, очистки и свойств германия было посвящено большое количество работ.

Можно утверждать, что в настоящее время германий является одним из наиболее изученных элементов Периодической системы.       

Германий – химический элемент с атомным номером 32, атомная масса 72,61. Природный германий состоит из пяти изотопов с массовыми числами 70 (содержание в природной смеси 20,51 масс. %), 72 (27,43 %), 73 (7,76 %), 74 (36,54 %), и 76 (7,76 %). Конфигурация внешнего электронного слоя 4 s 2 p 2. Степени окисления +4, +2 (валентности IV, II). Расположен в группе IVA, в 4 периоде в периодической системе элементов.

     Содержание германия в земной коре составляет 7•10-4 %. Германий относится к числу рассеянных элементов, часто встречающихся в природе, но присутствующих в различных минералах в весьма малых концентрациях. Поэтому германий считается редким металлом.

     Содержится в виде примеси в силикатах, осадочных железных, полиметаллических, никелевых и вольфрамовых рудах, углях, торфе, нефтях, термальных водах и водорослях. Важнейшие минералы: германит Cu3(Ge,Fe,Ga)(S,As)4, стоттит FeGe(OH)6, плюмбогерманит (Pb,Ge,Ga)2SO4(OH)2·2H2O, аргиродит Ag8GeS6, рениерит Cu3(Fe,Ge,Zn)(S,As)4.

Германий — полупроводниковый материал, применяется в технике и радиоэлектронике при производстве транзисторов и микросхем. Тонкие пленки Ge, нанесенные на стекло, применяют в качестве сопротивлений в радарных установках. Сплавы Ge с металлами используются в датчиках и детекторах. Диоксид германия применяют в производстве стекол, пропускающих инфракрасное излучение [1].

Область применения: заготовки для окон и линз, электронные компоненты (диоды, транзисторы, болометры, фотоэлектрические преобразователи), подложки для эпитаксии.

Германий – материал с высоким показателем преломления, который используют для изготовления призм и полусфер для спектроскопии. Его показатель преломления таков, что из германия изготавливаются эффективные светоделители с пропусканием 50 % без необходимости последующего покрытия. Диапазон прозрачности  германия – тепловая полоса 8 - 14 мкм, так что он используются в оптических системах для тепловидения. На поверхность германия может быть нанесено антиотражающее покрытие в виде алмазной пленки, делающее такую оптическую поверхность чрезвычайно твердой и жесткой. Пропускание германия очень чувствительно к температуре. Материал становится непрозрачным при 373 К. Германий может эксплуатироваться в любых средах, т.к. это – инертный материал, причем довольно твердый [1].

Германий – светло-серое вещество с металлическим блеском. Кристаллическая решетка устойчивой модификации (Ge I), кубическая, гранецентрированная типа алмаза,  а = 0,533 нм (при высоких давлениях получены три другие модификации). Основные свойства германия приведены в таблице 1 [2].

Таблица 1 - Основные свойства германия