锗的衍生物及用途介绍

锗是一种半导体。区域精炼技术已导致生产用于半导体的结晶锗,其杂质仅为万分之一的一部分,使其成为有史以来最纯净的材料之一。第一种发现(2005 年)在极强电磁场存在下成为超导体的金属材料是锗、铀和铑的合金。
纯锗会自发挤出很长的螺旋位错,称为锗晶须。这些晶须的生长是导致由锗制成的旧二极管和晶体管失效的主要原因之一,因为根据它们最终接触的内容,它们可能会导致电气短路。
锗元素是脆性的而不是延展性的;其晶体中的原子排列方式与金刚石中的碳原子一样。锗的电学和半导体特性可与硅相媲美。它在室温下不受空气侵蚀。
锗的两种最重要的化合物是二氧化物和四氯化物。锗酸盐是通过用碱性氧化物加热二氧化物形成的,包括锗酸锌 ,用作磷光体(一种在受辐射激发时发光的物质)。四氯化物作为从其天然来源获得锗的中间体已被提及,它是一种挥发性、无色液体,在约 -50°C时冻结并在 84°C时沸腾。
用于电子设备、锗锭或方坯需要进一步提纯,这通常通过区域精炼技术来实现。然后通过添加微量的砷、镓或其他元素来熔化和“掺杂”高纯度锗,以产生所需的电子特性。最后,使用晶种作为核心,在精心控制的温度下从熔体中生成单晶。锗单晶是在氮气或氦气气氛中从熔融材料中生长出来的。然后通过掺杂(注入)电子供体或受体原子将它们转化为半导体,方法是在晶体生长期间将杂质掺入熔体中或通过扩散晶体形成后的杂质。
除了在电子设备中的应用外,锗还用作合金的成分和荧光灯的荧光粉。因为锗对红外辐射是透明的,所以它被用于检测和测量这种辐射的设备中,例如窗户和透镜。二氧化锗的高折射率使其成为光学设备中使用的玻璃的重要组成部分,例如用于照相机和显微镜物镜的广角镜头。锗及其化合物的毒理学定义不明确。

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