Material semiconductor de germanio Ge y síntesis de óxido de germanio para óptica

El germanio (Ge): material semiconductor y síntesis de óxido de germanio para aplicaciones ópticas

El germanio (Ge) es un elemento químico con número atómico 32 y peso atómico 72.64El germanio es un metalloide brillante, duro, gris-blanco con propiedades similares al silicio y al estaño.y alcalinos débiles pero se disuelven en agua regia, concentrado HNO3, o H2SO4. Muestra un comportamiento anfotérico, disolviéndose en álcalis fundidos, peróxidos o nitratos/carbonatos de metales alcalinos.

Aplicaciones

1. Fabricación de semiconductores (transistores, diodos, óptica IR).
2. Producción de óxido de germanio (GeO2) (fibra óptica, fósforos).

Serie de productos

Información sobre salud y seguridad

Especificaciones del embalaje

• Embalaje estándar: 50 kg/tambor, 500 kg/paleta, bolsas de toneladas
• Embalaje de la muestra: 500 g/bolsa, 1 kg/botella

Propiedades químicas del germanio

El germanio es químicamente estable y no reacciona con el aire o el vapor de agua a temperatura ambiente, pero forma rápidamente dióxido de germanio (GeO2) a 600 ∼ 700 °C.No reacciona con ácido clorhídrico o ácido sulfúrico diluidoEn el ácido sulfúrico concentrado caliente, el germanio se disuelve lentamente. Se disuelve fácilmente en ácido nítrico y agua regia.Pero el alcalino fundido en el aire puede disolver rápidamente el germanio.El germanio no reacciona con el carbono, por lo que puede fundirse en crisol de grafito sin contaminación por carbono.

Comportamiento de oxidación

El germanio se oxida a temperaturas relativamente altas, acompañado de pérdida de peso debido a la formación de GeO, que es altamente volátil.Los investigadores han estudiado el proceso de oxidación de las superficies de germanio: primero, el germanio se reduce con CO a 600 °C para eliminar el oxígeno ligado a la superficie o adsorbido.formando la primera capa de óxido en sólo 1 minutoCuando la temperatura excede los 250°C, se forma rápidamente la segunda capa de óxido. A medida que la temperatura aumenta aún más, la tasa de oxidación se ralentiza significativamente.una película de GeO2 con un grosor de 1.75 nm se forma.

Comportamiento de disolución en diferentes disolventes

El germanio exhibe diferentes comportamientos de corrosión y disolución en varios disolventes.Así que se disuelve más rápido en la misma soluciónEl germanio es fácilmente soluble en ácidos calientes, álcalis calientes y H2O2 con oxidantes. Es poco soluble en ácido sulfúrico diluido, ácido clorhídrico y soluciones alcalinas frías.El germanio es insoluble en agua a 100 °C, pero en agua saturada de oxígeno a temperatura ambiente, su velocidad de disolución se aproxima a 1 μg/cm·h.

Método de extracción del germanio

El método de extracción del germanio consiste en clorar primero el concentrado de germanio con ácido clorhídrico concentrado para producir tetracloruro de germanio (GeCl4).se elimina después mediante extracción con solvente de ácido clorhídricoLuego, el producto se somete a dos rondas de destilación en una columna de cuarzo y se lava con ácido clorhídrico de alta pureza para obtener GeCl4 de alta pureza.con un contenido de dióxido de germanio (GeO2) de alta purezaAlgunas impurezas permanecen en el líquido madre de la hidrólisis, por lo que el proceso de hidrólisis también sirve como un paso de purificación.luego reducido con hidrógeno a 650 ∼ 680 °C en un tubo de cuarzo dentro de un horno de reducción para obtener germanio metálicoEl germanio de ultra alta pureza para la industria de semiconductores (con impurezas inferiores a 1/1010) se puede obtener mediante la tecnología de refinación en zona.

Reacciones clave

$$4\text{HCl}+{\text{Geo}}^2-\; ¿\; Qué?{\text{GeCl}}^4+2{\text{H.}}^2\text{¿ Qué?}$$$${\text{GeCl}}^4+(No+2){\text{H.}}^2\text{¿ Qué?}-\; ¿\; Qué?{\text{Geo}}^2\cdot No{\text{H.}}^2\text{¿ Qué?}+4\text{HCl}$$$${\text{Geo}}^2+2{\text{H.}}^2-\; ¿\; Qué?\text{- ¿ Qué?}+2{\text{H.}}^2\text{¿ Qué?}$$