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

Бот с вами. Виды ботов и принципы их работы Бот с вами. Виды ботов и принципы их работы

Что такое бот, зачем он нужен, какие бывают боты и как ими пользоваться

Цифровой океан
Вредные рецепты Вредные рецепты

Домашние маски, которые не принесут пользу или сделают даже хуже

Лиза
«Это все квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего» «Это все квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего»

Как теория Дэвида Бома отрицает свободу воли

N+1
Переосмысление ИИ: ученые выявили экономические ограничения автоматизации рабочих мест Переосмысление ИИ: ученые выявили экономические ограничения автоматизации рабочих мест

Неужели ИИ отнимет наши рабочие места? Обоснована ли эта тревога?

ТехИнсайдер
У Майка Омера вышел новый триллер «Странные игры». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок! У Майка Омера вышел новый триллер «Странные игры». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок!

Глава из нового романа Майка Омера, от которого волосы встают дыбом

Maxim
Бальзаковский возраст: когда наступает и чего ждать Бальзаковский возраст: когда наступает и чего ждать

Бальзаковский возраст: один из самых интересных периодов в жизни женщин

Psychologies
Мороз по коже: лютые и дикие способы, которыми народ в СССР согревался, когда не было отопления Мороз по коже: лютые и дикие способы, которыми народ в СССР согревался, когда не было отопления

Газеты, рейтузы и ковры: как согревались люди в СССР

Maxim
«Анатомия падения»: гендерная сегрегация на рынке труда как повод для сюжета «Анатомия падения»: гендерная сегрегация на рынке труда как повод для сюжета

История семьи, в которой каждый из супругов вынужден идти на жертвы

Монокль
Что делать, если ты чувствуешь себя одинокой: 7 полезных советов Что делать, если ты чувствуешь себя одинокой: 7 полезных советов

Хочешь знать, как справиться с чувством одиночества?

VOICE
Когда возникает травма брошенности: 5 основных факторов Когда возникает травма брошенности: 5 основных факторов

Откуда берется травма брошенности и как от нее можно избавиться?

Psychologies
«Хорошая сестра»: почему отношения между женщинами в семье могут быть такими сложными «Хорошая сестра»: почему отношения между женщинами в семье могут быть такими сложными

Отрывок из романа Салли Хэпвортс «Хорошая сестра» о сестрах-близнецах

Forbes
Стойкий Физтех* Стойкий Физтех*

Проректор МФТИ Виталий Баган — МФТИ создал уникальную образовательную систему

Монокль
Генерал Касем, правитель Ирака Генерал Касем, правитель Ирака

В период с 1958 по 1963 год чаще всего на марках Ирака появлялся генерал Касем

Дилетант
Как расстаться с тем, кого больше не любишь: 13 шагов Как расстаться с тем, кого больше не любишь: 13 шагов

О чем стоит спросить себя и что сказать другому, если чувства угасли

Psychologies
Как вычислить людей, которые делают вас несчастными: простое упражнение Как вычислить людей, которые делают вас несчастными: простое упражнение

Иногда для счастья не хватает всего лишь идеально подобранного окружения

Psychologies
Импульсивность макаков-крабоедов связали одновременно с агрессивностью и дружелюбием Импульсивность макаков-крабоедов связали одновременно с агрессивностью и дружелюбием

Как связаны импульсивность и поведение у приматов и людей?

N+1
Влюбиться в оппу и сделать эгье: разбираемся в корейских терминах и традициях Влюбиться в оппу и сделать эгье: разбираемся в корейских терминах и традициях

Какие культурные обычаи Южной Кореи могут вас удивить?

Psychologies
Иное течение времени: 3 фантастических романа об альтернативной истории развития науки Иное течение времени: 3 фантастических романа об альтернативной истории развития науки

Книги, которых история идет по-другому из-за альтернативного развития науки

ТехИнсайдер
Трус не играет в тлачтли! Трус не играет в тлачтли!

Свой «футбол» был и у индейцев Мезоамерики

Зеркало Мира
5 приложений, которые помогут начать питаться осознанно: подборка от нейропсихолога 5 приложений, которые помогут начать питаться осознанно: подборка от нейропсихолога

Приложения для тренировки сознательного пищевого поведения

Psychologies
Чувствую холод. Криотерапия: какие болезни можно вылечить холодом Чувствую холод. Криотерапия: какие болезни можно вылечить холодом

Холодом можно и лечить – для этого существует криотерапия

Лиза
TANK 300 прибавляет 450 TANK 300 прибавляет 450

Великолепие Tank 300 в том... что он не должен был появиться

4x4 Club
«История переделывает души» «История переделывает души»

Как «Записные книжки» Гинзбург объясняют меняющееся время

Weekend
Ученые назвали день, который мы не забываем никогда Ученые назвали день, который мы не забываем никогда

Почему, переживая травматические события, человек моментально их забывает

Psychologies
Из «сбитого летчика» в новаторы: как Диана фон Фюрстенберг вернулась в моду Из «сбитого летчика» в новаторы: как Диана фон Фюрстенберг вернулась в моду

Глава из автобиографии фон Фюрстенберг «Женщина, которой я хотела стать»

Forbes
«Природа советской власти: Экологическая история Арктики» «Природа советской власти: Экологическая история Арктики»

Как строились ГЭС на Кольском полуострове

N+1
«Сложная болезнь»: как психотерапевты помогают алкоголикам — 4 ключевых шага «Сложная болезнь»: как психотерапевты помогают алкоголикам — 4 ключевых шага

Из каких этапов состоит работа над алкоголизмом вместе с психотерапевтом?

Psychologies
Бег на короткие дистанции: техника, противопоказания, советы экспертов Бег на короткие дистанции: техника, противопоказания, советы экспертов

Бег на короткие дистанции требует определенного уровня подготовки

РБК
«Двести третий день зимы»: история страны, где вечно идет снег и замораживают протест «Двести третий день зимы»: история страны, где вечно идет снег и замораживают протест

Глава из романа Ольги Птицевой «Двести третий день зимы»

Forbes
«Напрасно впадать в уныние»: памяти Льва Рубинштейна «Напрасно впадать в уныние»: памяти Льва Рубинштейна

Каким был основоположник московского концептуализма Лев Рубинштейн?

Правила жизни
Открыть в приложении