ому як побічний продукт в результаті переробки руд кольорових металів (цинкова обманка, цинково-мідно-свинцеві поліметалічні концентрати, що містять 0,001-0,1% германію), золи від спалювання вугілля , деяких продуктів коксохімії.
Спочатку з розглянутих вище джерел виділяють германієвий концентрат (від 2% до 10% германію) різними способами, вибір яких залежить від складу сировини. На переробці боксує вугіль відбувається часткове випадання германію (від 5% до10%) в надсмольная воду і смолу, від туди він витягується в комплексі з таніном, після він висушується і обпалюється на температурі 400-500 ° С. У результаті виходить концентрат, який містить близько 30-40% германію, з нього германій виділяють у вигляді GeCl4. Процес вилучення германію з подібного концентрату, як правило, включає одні й ті ж стадії:
) Концентрат хлорують за допомогою соляної кислоти, сумішшю кислоти і хлору у водному середовищі або іншими хлоруючими агентами, які в результаті можуть дати технічний GeCl4. З метою очищення GeCl4пріменяется ректифікація і екстракція домішок концентрованої соляної кислоти.
) Здійснюється гідроліз GeCl4, продукти гідролізу прожарюють аж до отримання оксиду GeO2.
) GeO відновлюється воднем або аміаком до чистого металу.
При отриманні самого чистого германію, який використовується в напівпровідникових технічних засобах, проводять зонну плавку металу.
Чотирихлористий германій GeCl4.- Це летюча рідина, яка закипає все при 83,1 ° C. Тому вона досить зручно очищається дистиляцією і ректифікацією (в кварцових колонах з насадкою) .почті розчиняється у соляній кислоті. Значить, для його очищення можна застосовувати розчинення домішок HCl.
Очищений чотирихлористий германій обробляється водою, очищеної за допомогою іонообмінних смол. Ознака потрібної чистоти - збільшення показника питомого опору води до 15-20 млн Ом · см.
Під дією води відбувається гідроліз GeCl4:
GeCl4 + 2H2O? GeO2 + 4HCl.
Після йде відновлення GeO2 за допомогою очищеного водню:
GeO2 + 2 Н2O? Ge + 2 Н2O.
У результаті отримують порошкоподібний германій, який сплавляється, а потім очищається способом зонної плавки. Даний метод очищення був розроблений ще в 1952 р спеціально для очищення германію.
Необхідні для додання германію того чи іншого типу провідності домішки вводяться на завершальних стадіях виробництва, а саме при зонної плавці, а також під час вирощування монокристала.
Застосування германію
Германій є напівпровідниковим матеріалом, вживаним в електроніці і техніці при виробництві мікросхем і транзисторів. Найтонші плівки германію наносяться на скло, застосовують як опір в радарних установках. Сплави германію з різними металами використовують при виробництві детекторів і датчиків. Діоксид германію широко використовується у виробництві стекол, що мають властивість пропускати інфрачервоне випромінювання.
теллурід германію вже дуже давно служить стабільним термоелектричним матеріалом, а також як компонент термоелектричних сплавів. Виключно стратегічну роль грає германій надвисокої чистоти у виготовленні призм і лінз інфрачервоної оптики. Найбільшим споживачем германію є саме інфрачервона оптика, яку використовують у комп'ютерній техніці, системах прицілу і наведення ракет, приладах нічного бачення, картографуванні і дослідженні поверхні землі з супутників. Германій також широко використовується в оптоволоконних системах (добавка тетрафторида германію до складу скловолокно), а також в напівпровідникових діодах.
Діоди на основі германію та тріоди стали широко використовуватися в телевізорах і радіоприймачах, в самій різній вимірювальній апаратурі і лічильно-обчислювальних пристроях.
Застосовується германій також і в інших особливо важливих областях сучасної техніки: при вимірюванні низьких температур, при виявленні інфрачервоного випромінювання та ін.
Для використання мітла у всіх цих областях потрібно германій дуже високою хімічної і фізичної чистоти. Хімічна чистота - це така чистота, при якій кількість шкідливих домішок не повинно становити більше ніж одну десятимільйонна відсотка (10-7%). Фізична чистота означає мінімум дислокацій, мінімум порушень кристалічної структури речовини. Для її досягнення спеціально вирощується монокристаллический германій. В даному випадку весь злиток металу являє собою всього один кристал.
Для цього на поверхню розплавленого германію поміщається германієвий кристал - «затравка», який поступово піднімається за допомогою автоматичного пристрою, при цьому темпер...
