Процес отримання діоксиду германію здійснюється в установці безперервної дії, що складається з двох послідовно розташованих бачків - гідролізеров з мішалками і двох вакуумних фільтрів. Гідролізери охолоджуються пожарохозяйственной водою. Отримання двоокису германію здійснюється по реакції:
GeCl4 + 2H2O=GeO + 4HCl (1.3)
Відомі способи прямого відновлення тетрахлориду германію до металу, минаючи проміжну операцію отримання двоокису германію, наприклад, відновлення тетрахлориду германію особливо чистим цинком. Однак глибока наступне очищення германію від слідів цинку - завдання дуже важке.
Існує також спосіб відновлення тетрахлориду германію воднем, поєднаний з кристалізацією металу на розігрітій підкладці.
GeCl4 + 2H2=Ge + 4HCl (1.4)
Реакція оборотна і протікає вправо лише при дуже великому надлишку водню і низької концентрації HCl в газовій фазі. Досягти високого вилучення в компактний метал не вдається. Тому спосіб водневого відновлення тетрахлориду германію має обмежене застосування лише для отримання епітаксійних плівок. Процес цікавий тим, що з тетрахлорида германію можна відразу отримати метал високої чистоти. Виробництво ж германію напівпровідникової чистоти ведуть відновленням діоксиду германію. Вибір в якості відновника водню пояснюється його високою відновною здатністю, порівняно не складною технологією глибокого очищення і простотою видалення побічного продукту реакції - пари води і надлишку водню.
Процес отримання металевого германію підрозділяється на три основні операції:
- відновлення діоксиду германію з отриманням металевого порошку;
- розплавлення отриманого порошку германію до рідкого металу;
- спрямована кристалізація металу з отриманням компактного полікристалічного Королько германію.
Процес отримання Королькова металу здійснюється в графітових човниках в струмі водню, в трубчастих печах полунепреривного дії з двома послідовними температурними зонами:
- зона відновлення 680? 710 ° C;
- зона плавлення 1050? 1100 ° C.
Тиск водню в лінії має бути не менше 0,3 атм. Водень подається назустріч руху човників - надлишок водню спалюється на виході з печі в атмосфері повітря. Одноразова завантаження діоксиду германію у човник становить 1500? 2000 грам. Швидкість руху човників з діоксидом підтримується близько 2? 2,5 мм / хв. Час знаходження човників в печі 25? 26 годин. Завантаження та розвантаження печей проводиться періодично з інтервалом в 4 години.
В результаті взаємодії в зоні відновлення діоксиду германію з газоподібним воднем отримання металевого германію йде в дві стадії по реакціях:
GeO2 (тв) + H2 (газ)=GeO (тв) + Н2O (газ) (1.5)
GeO (тв) + H2 (газ)=Ge (тв) + Н2O (газ) (1.6)
GeO2 (тв) + 2H2 (газ)=Ge (тв) + 2Н2O (газ) (1.7)
Операція відновлення протікає східчасто у дві стадії з утворенням проміжного продукту - оксиду германію GeO, який при температурі більше 710 ° C піддається сублімації (перетворюється в газ, минаючи рідкий стан). При спрямованої кристалізації відбувається перерозподіл наявних в...
