Германий: что это, как добывают, где и для чего нужен

Цифровой океанНаука

Что такое германий и как его добывают. Применение, запасы, перспективы

Германий: что это, как добывают, где и для чего нужен

Павел Иевлев

1706003443_9653oz3ujo_1.jpg

К

огда-то германий был основой полупроводниковой промышленности. Первые транзисторы и диоды делались на основе германия, обеспечив переход от ламповых к полупроводниковым устройствам.

Сейчас германий потерял лидерство в этой области, но остался одним из важных и востребованных редкоземельных элементов.

Что такое германий простыми словами

Германий — химический элемент с символом Ge и атомным номером 32. Это блестящий, хрупкий, серовато-белый металлоид из группы углерода, химически схожий с соседями по группе — кремнием и оловом. Германий был открыт в конце XIX века и назван в честь Германии его первооткрывателем Клеменсом Винклером.

Уникальные свойства германия, такие как полупроводниковые характеристики, коэффициент преломления и способность образовывать стабильные оксиды, делают его ценным элементом.

Где применяют германий и для чего он нужен

Германий используется в нескольких ключевых областях благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам, особенно полупроводниковым характеристикам.

Полупроводниковая промышленность

Германий является важнейшим компонентом в полупроводниковой промышленности. Германий был одним из первых материалов, использовавшихся для изготовления транзисторов и диодов на заре ее развития. Его способность действовать как полупроводник — проводить электричество при одних условиях и изолировать при других — сыграла решающую роль в разработке ранних электронных компонентов.

Изначально германий использовался для производства полупроводников шире, чем кремний, но в итоге кремний победил благодаря более широкому диапазону рабочих температур, а также гораздо более низкой цене. Хотя кремний в значительной степени заменил германий, более высокая подвижность электронов германия делает его ценным для специализированных компонентов, где важна высокая скорость работы.

Германий высокой чистоты используется в детекторах гамма-излучения и рентгеновских лучей. Эти детекторы очень чувствительны и используются в ядерной физике, радиологии и астрофизике. Они работают потому, что германий может эффективно преобразовывать гамма-лучи в электроны и «дырки», которые затем могут быть обнаружены в виде электрического сигнала.

Германий используется при создании составных полупроводников. Его соединяют с такими элементами, как кремний (образуя SiGe), галлий (образуя GaGe) и другими, чтобы получить полупроводники с особыми электронными свойствами, которые нужны для высокоскоростных транзисторов и других современных электронных компонентов. Кремний-германиевые сплавы приобретают все большее значение в полупроводниковой промышленности. SiGe сочетает в себе лучшие свойства кремния и германия и используется в высокоскоростных интегральных схемах, особенно в таких приложениях, как беспроводная связь и волоконная оптика. Эти сплавы обеспечивают более высокую скорость и меньшее энергопотребление по сравнению с чисто кремниевыми устройствами.

Германий может использоваться в качестве материала подложки для эпитаксиального выращивания других полупроводников. Например, в некоторых высокоскоростных и оптоэлектронных приложениях на германиевой пластине выращивается тонкий слой другого полупроводникового материала.

Продолжаются исследования по использованию германия в новых полупроводниковых технологиях. Например, германий изучается при разработке транзисторов нового поколения, таких как туннельные полевые транзисторы (TFET) и компоненты квантовых вычислений.

Волоконная оптика

В волоконной оптике германий часто используется в качестве легирующего элемента в сердцевине оптического волокна. Сердечник обычно изготавливается из диоксида кремния, а добавление небольшого количества диоксида германия (GeO2) увеличивает его коэффициент преломления. Это увеличение показателя преломления необходимо для создания условий полного внутреннего отражения, благодаря которому световые сигналы направляются по волокну без значительных потерь.

В одномодовых волокнах, которые используются для передачи данных на большие расстояния и с высокой скоростью, добавление германия позволяет точно контролировать коэффициент преломления сердцевины. Это важно для того, чтобы волокно поддерживало только один режим распространения света, минимизируя помехи и деградацию сигнала на больших расстояниях.

В многомодовых волокнах с градуированным индексом германий используется для создания постепенного изменения показателя преломления от центра волокна к его внешнему краю. Такой профиль с градиентным индексом помогает уменьшить искажение сигнала, поскольку световые лучи, проходящие по разным путям, приходят на другой конец волокна примерно в одно и то же время.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

PEPE (PepeCoin) — шутка, ставшая капиталом. Как возникают и развиваются «мемные» криптовалюты PEPE (PepeCoin) — шутка, ставшая капиталом. Как возникают и развиваются «мемные» криптовалюты

Криптовалюта PEPE — что это, зачем и нужно ли вам

Цифровой океан
Почему кожа выглядит хуже во время простуды: 5 бьюти-ошибок, из-за которых появляются сухость, покраснения и прыщи Почему кожа выглядит хуже во время простуды: 5 бьюти-ошибок, из-за которых появляются сухость, покраснения и прыщи

Как простуда влияет на нашу кожу?

VOICE
Самцы бонобо оказались агрессивнее самцов шимпанзе Самцы бонобо оказались агрессивнее самцов шимпанзе

Самцы бонобо чаще агрессивно атаковали других самцов, но не самок

N+1
Директор-основатель Cosmoscow Маргарита Пушкина: Мы должны верить в силу таланта современных российских художников Директор-основатель Cosmoscow Маргарита Пушкина: Мы должны верить в силу таланта современных российских художников

В чем секрет популярности современного африканского искусства?

СНОБ
Топ-7 вещей раздражающих нас в автомобиле Топ-7 вещей раздражающих нас в автомобиле

Что раздражает владельцев машин премиум-класса?

4x4 Club
Неприкосновенный запас: зачем Путин запретил арестовывать счета иностранцев в России Неприкосновенный запас: зачем Путин запретил арестовывать счета иностранцев в России

Запрет на взыскание со счетов нерезидентов типа «С» и «И». К чему такая спешка?

Forbes
Рыцарь правосудия (к 180-летию со дня рождения А. Ф. Кони) Рыцарь правосудия (к 180-летию со дня рождения А. Ф. Кони)

Всю свою сознательную жизнь Анатолий Кони посвятил защите

Дилетант
Приключения Робота в мире животных Приключения Робота в мире животных

«Мечты Робота»: веселая и печальная история о борьбе с одиночеством

Weekend
Сумчатые муравьеды перегрелись после десяти минут охоты на термитов в жару Сумчатые муравьеды перегрелись после десяти минут охоты на термитов в жару

Намбаты уязвимы перед глобальным потеплением

N+1
Первая женщина — военный пилот: почему турецкий аэропорт назван именем Сабихи Гёкчен Первая женщина — военный пилот: почему турецкий аэропорт назван именем Сабихи Гёкчен

Сабиха Гёкчен связала свою жизнь с авиацией и стала первой военной летчицей

Forbes
Чистота — залог похода: как сделать мыло из подручных средств Чистота — залог похода: как сделать мыло из подручных средств

Как сделать мыло в походных условиях, которое отмоет котелок

ТехИнсайдер
Эдит находит тело Гарольда Эдит находит тело Гарольда

Поражение Гарольда Годвинсона ознаменовало успех норманнского завоевания

Дилетант
Комплексный подход: как правильно ухаживать за волосами Комплексный подход: как правильно ухаживать за волосами

Как улучшить состояние волос? Рассказывает эксперт-трихолог

Forbes
Походка и психосоматика: как диагностировать болезни по типу шагов Походка и психосоматика: как диагностировать болезни по типу шагов

Когда мы чувствуем себя хорошо, мы естественным образом идем прямо. А если нет?

Psychologies
Совет эксперта! Узнайте, как оптимизм поможет вам в достижении целей Совет эксперта! Узнайте, как оптимизм поможет вам в достижении целей

Оптимизм может мотивировать усерднее работать и улучшить ваше здоровье

ТехИнсайдер
Как перестать волноваться о чем бы то ни было: 9 способов Как перестать волноваться о чем бы то ни было: 9 способов

Научно доказанные способы, которые помогут перестать беспокоиться

Psychologies
Как правильно организовать зону кухонной мойки, чтобы всё было под рукой Как правильно организовать зону кухонной мойки, чтобы всё было под рукой

Эксперты рассказали, каким должно быть рабочее пространство возле мойки

VOICE
Верить нельзя сомневаться Верить нельзя сомневаться

В погоне за трендами не теряем здравый смысл и здоровье

Лиза
Русский человек на rendez-vous: мужская версия. Отрывок из книги Русский человек на rendez-vous: мужская версия. Отрывок из книги

Какие они, наши русские мужи? Ищем ответ в отрывке антологии Игоря Сухих

СНОБ
Евгений Хапов: Как найти автомобильного «сверчка»? Евгений Хапов: Как найти автомобильного «сверчка»?

Скрипы могут вызывать и более серьёзные проблемы, чем просто раздражение

4x4 Club
От Натали Портман до Наоми Осаки: как женщины вкладываются и развивают женский спорт От Натали Портман до Наоми Осаки: как женщины вкладываются и развивают женский спорт

О женщинах, которые активно инвестируют в женский спорт

Forbes
Палеонтологи обнаружили древнейшую кожу амниот возрастом почти 300 миллионов лет Палеонтологи обнаружили древнейшую кожу амниот возрастом почти 300 миллионов лет

Палеонтологи описали древнейшие образцы кожи амниот

N+1
Маленькое сумчатое спаривается в течение одного сезона в жизни, а потом умирает. Причина смерти остается тайной Маленькое сумчатое спаривается в течение одного сезона в жизни, а потом умирает. Причина смерти остается тайной

Зоологи Университета Ла Троб описали брачное поведение самцов вида антехинус

ТехИнсайдер
Жизнь без любимого: правда ли, что романтическая любовь умерла, а моногамия больше не в моде? Разбираемся с экспертами Жизнь без любимого: правда ли, что романтическая любовь умерла, а моногамия больше не в моде? Разбираемся с экспертами

Действительно ли любовь умерла и если да, то что пришло ей на смену

Правила жизни
Жертва цензуры: как диктатора Антониу Салазара сгубило его любимое детище Жертва цензуры: как диктатора Антониу Салазара сгубило его любимое детище

Глава из книги «Диктатор, который умер дважды» об Антониу Салазаре

Forbes
«Не добегаешь 50 метров — штраф 500 долларов»: как выглядят самые жесткие тренировки «Не добегаешь 50 метров — штраф 500 долларов»: как выглядят самые жесткие тренировки

Чаще всего эти тренировки сравнивают с армейской подготовкой

Maxim
10 цитат Джона Готтмана, которые повысят уровень вашего эмоционального интеллекта 10 цитат Джона Готтмана, которые повысят уровень вашего эмоционального интеллекта

Советы американского психолога, которые помогут развить эмоциональный интеллект

Psychologies
В доме Лорки В доме Лорки

Гарсиа Лорка: необычная судьба, ранняя смерть и музей памяти поэта

Знание – сила
В пику «тихой роскоши»: что за тренд loud budgeting и почему рассказывать об экономии стало модно В пику «тихой роскоши»: что за тренд loud budgeting и почему рассказывать об экономии стало модно

Почему в соцсетях громко призывают экономить (и хвастаться этим)?

Правила жизни
Научный способ решения любых проблем Научный способ решения любых проблем

Статья, которая упрощает любое дело в жизни

Maxim
Открыть в приложении