锗半导体

锗在周期表中的位置，正好夹在金属和非金属之间。锗虽属于金属，但却具有许多类似于非金属的性质，在化学上称为“半金属”。就其导电能力而言，优于一般非金属，劣于一般金属，故在物理学上被称为“半导体”。锗在地壳中的含量为一百万分之七，并不算稀有。然后，锗却非常分散，几乎没有比较集中的锗矿。因此，被人们称为“稀散金属”，锗的主要用途是作为半导体工业的重要原料。为此，对锗纯度的要求也相当之高，通常需要达到八到九个9的纯度(～99.999999%)。半导体锗可用于制造各种晶体管、计算机等；由于温度改变时，锗的电阻也立即随之发生灵敏的变化，所以锗可用来制造“热敏电阻”。

锗一般从铅锌冶炼或燃烧煤过程中以副产品回收。原料用火法冶炼或湿法冶炼从主金属分离并富集成锗精矿后，再氯化和分精馏或萃取提纯成纯四氯化锗。纯四氯化锗水解获得高纯二氧化锗，经烘干后氢还原成金属锗，再进行区域提纯为高纯锗，最后用直拉法制成单晶锗(见直拉锗单晶)。2100433B

1885年德国矿物学家威斯巴克在一矿山发现了一种以硫化银为主的新矿石—弗赖堡矿石，即硫化银锗矿(4Ag2S.GeS2)。1886年，德国化学家温克勒(C.A.Winkler)分析这一新矿物，八个全分析结果均差7%左右，因此他断定矿石中一定含有一种未知的新元素。他认为这个新元素必定同砷、锑、锡三者同属于一分析组，于是他将矿物与碳酸钠和硫共熔，然后溶于水中，过滤，溶液中加入大量盐酸即得到大量片状的白色沉淀，把这种沉淀烘干后于氢气流中加热还原，就得到了这种新元素。温克勒为了纪念他的祖国德意志，把这种新元素命名为Germanium，即“锗”，源自德国的拉丁名称“Germania”。

具有半导体性质。对固体物理和固体电子学的发展超过重要作用。锗的熔密度5.32克/厘米3，锗可能性划归稀散金属，锗化学性质稳定，常温下不与空气或水蒸汽作用，但在600～700℃时，很快生成二氧化锗。与盐酸、稀硫酸不起作用。浓硫酸在加热时，锗会缓慢溶解。在硝酸、王水中，锗易溶解。碱溶液与锗的作用很弱，但熔融的碱在空气中，能使锗迅速溶解。锗与碳不起作用，所以在石墨坩埚中熔化，不会被碳所污染。锗有着良好的半导体性质，如电子迁移率、空穴迁移率等等。锗的发展仍具有很大的潜力。现代工业生产的锗，主要来自铜、铅、锌冶炼的副产品。2100433B

半导体探测器简介

随着锗半导体材料提纯技术的进展，已可直接用超纯锗材料制备辐射探测器。它具有工艺简单、制造周期短和可在室温下保存等优点。用超纯锗材料还便于制成X、γ射线探测器,既可做成很大灵敏体积，又有很薄的死层,可同时用来探测X和γ射线。高纯锗探测器发展很快，有逐渐取代锗。

半导体探测器工作原理

采用高纯度的 P型Ge单晶，一端表面通过蒸发扩散或加速器离子注入施主杂质(如磷或锂)形成 N区 和 N ，并形成P-N结。另一端蒸金属形成 P ，并作为入射窗。两端引出电极。

因为杂质浓度极低，相应的电阻率很高。空间电荷密度很小，P区的耗尽层厚度大。

半导体探测器高纯锗探测器的特点

1) P区存在空间电荷，HPGe半导体探测器是PN结型探测器 。

2) P区为非均匀电场。

3) P区为灵敏体积，其厚度与外加电压有关，一般工作于全耗尽状态。

4) HPGe半导体探测器可在常温下保存，低温下工作。

粉末状呈暗蓝色，结晶状，为银白色脆金属。密度5.35克/厘米3。熔点937.4℃。沸点2830℃。化合价 2和 4。第一电离能7.899电子伏特。是一种稀有金属，重要的半导体材料。不溶于水、盐酸、稀苛性碱溶液。溶于王水、浓硝酸或硫酸、熔融的碱、过氧化碱、硝酸盐或碳酸盐。在空气中不被氧化。其细粉可在氯或溴中燃烧。