IVA族元素的锗

元素符号Ge，原子序数32，原子量72.59，外围电子排布式4s24p2，原子半径122皮米，Ge4+半径53皮米，第一电离能769.12千焦/摩尔，电负性1.8，主要氧化数为+4、+2。位于第四周期ⅣA族。银白色有光泽金属，质脆，晶体锗具有金刚石结构，密度5.35克/厘米3，熔点937.4℃，沸点2830℃。室温下在空气中较稳定，在高温下能被氧化。粉状锗可在氯或溴中燃烧。不溶于水和盐酸及稀硫酸。能溶于浓硝酸、浓硫酸或王水。不溶于稀苛性碱溶液；可溶于熔融的苛性碱、硝酸盐或碳酸盐，生成锗酸盐。能跟硫化合生成硫化锗。在1000℃以上可跟氢化合。高纯度锗是半导体材料，掺有微量特定杂质的锗单晶可用于制各种晶体管、整流器及其他器件，作为温差电池材料用于制太阳能电池、光电池，用于制热敏电阻、薄膜电阻、半导体温度计、专门透过红外线的锗窗、棱镜或透镜等。锗的化合物用于制荧光板及各种高折光率玻璃。锗属于稀散元素，没有可供工业开采的矿石，在地壳中占质量的7.0×10-4，在煤、银、锡、锌、铜等矿中含有少量。近代工业生产主要以硫化锌矿、煤以及冶金废料或烟道灰尘中回收。门捷列夫于1871年曾预言其存在，十四年后德国化学家文克勒于1885年在分析硫银锗矿时发现了锗，后由硫化锗与氢共热，制出了锗。提炼锗的原理是先将硫化物矿氧化，使矿石中的硫化锗转化为二氧化锗，再用盐酸溶解并蒸馏，利用四氯化锗的挥发性将它分离出来。再将四氯化锗水解，使其转变为二氧化锗，然后在低于540℃的温度用氢气还原氧化锗 化学式GeO2，式量104.59。白色粉末不溶于水，不跟水反应。是以酸性为主的两性氧化物。可溶于浓盐酸生成四氯化锗，也可溶于强碱溶液，生成锗酸盐，如：

GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O

用作半导体材料。由锗加热氧化或由四氯化锗水解制得。 化学式GeCl4，式量214.43。无色液体，能与硫酸混溶，遇水分解生成二氧化锗。密度1.879克/厘米3，熔点-49.5℃，沸点83.1℃。制半导体锗的原料。由浓盐酸溶解二氧化锗制得。

■锗单晶是以区熔锗锭为原料，用直拉法（CZ）法或者垂直梯度法（VGF法）等方法制备的锗单晶体。

■直拉法（CZ）：拉晶前先将设备各部件、合金石英坩埚、高纯锗锭和籽晶进行清洁处理。将高纯锗经配料和掺杂，加入单晶炉的合金石英坩埚中，再经抽真空、熔化，在流通的氩气气氛下，人工引晶放肩和收尾。晶体的等径生长过程中，控制拉速、坩埚和籽晶转速等措施，以及自动控制炉温和单晶直径等技术使其获得直径均匀的产品。经检测、称量，制得锗单晶成品。

■悬浮区熔匀平法：所用的炉子为水平式石英管加热炉，能生产电阻率均匀的锗单晶。

■在高纯金属锗中掺入三价元素如铟、镓、硼等，得到p型锗；

■掺入五价元素如锑、砷、磷等，得到n型锗。