Простые полупроводники Германий Ge

В 1870 г. существование германия и его основные свойства были предсказаны Д.И. Менделеевым в описании элемента эка-силиция. Это предсказание подтвердил в 1886 г. немецкий химик К.Винклер, обнаружив эка-силиций в минеральном сырье и назвав его гер­манием в честь своей родины.

В земной коре содержание германия невелико и составляет при­мерно 0,001%. Германий почти не имеет своих руд. Единственная руда германид содержит меди, железа и цинка гораздо больше, чем германия. В ничтожных количествах (0,01...0,5%) германий содер­жится в цинковых рудах, угольной пыли, золе, саже и морской воде. Он рассеян в силикатах, сульфидных минералах, а также в минера­лах, представляющих собой сульфасоли. Большое количество германия (до 100 г/т) содержат бурые сорта угля.

Получают германий в результате сложного технологического процесса из продуктов сгорания бурого угля. Окончательным про­дуктом этого процесса является монокристаллический германий в виде слитков. Технологический процесс получения монокристал­лического германия состоит из следующих основных процессов:

- получение тетрахлорида германия и его очистка (тетрахлорид германия GeCl₄ образуется в процессе хлорирования и солянокислотной обработки исходного сырья);

- гидролиз тетрахлорида германия и получение из него двуокиси германия GeO₂ (после очистки тетрахлорид германия дальнейшим окислением переводят в двуокись германия, которая представляет собой порошок белого цвета);

- восстановление двуокиси германия водородом (двуокись герма­ния восстанавливают в среде водорода при температуре 650...700°С до элементарного поликристаллического германия в виде порошка серого цвета; поликристаллический порошковый германий получа­ют также непосредственно из тетрахлорида германия GeCl4 методом разложения этого соединения в атмосфере паров цинка при высо­кой температуре);

• получение поликристаллического слитка и его очистка от приме­сей зонной плавкой. Содержание примесей в поликристаллическом германии велико, поэтому он не пригоден для непосредственного употребления в полупроводниковом производстве; германий с соб­ственной проводимостью должен содержать примесей до 10¹⁹ м

• выращивание из расплавленного поликристаллического герма­ния слитка монокристалла германия, для получения монокристал­лического германия используют метод зонной плавки и вытягива­ние из расплава.