ゲルマニウムの工業生産方法は何ですか？

ちょっと、そこ！ゲルマニウムのサプライヤーとして、私はしばしばゲルマニウムの工業生産方法について尋ねられます。それで、私は今日のブログ投稿でこのトピックに関するいくつかの洞察を共有していると思いました。

ゲルマニウムは、電子機器から光学まで、幅広いアプリケーションを備えたまれで価値のある要素です。それは金属であり、これは金属と非金属の両方の特性を持っていることを意味します。そのユニークな特性のため、ゲルマニウムはさまざまな高技術産業で使用されています。

ゲルマニウムのソース

生産方法に飛び込む前に、ゲルマニウムがどこから来たのかについて話しましょう。ゲルマニウムは、自然の中でその純粋な形では見られません。通常、亜鉛鉱石、石炭、銅鉱石などの他の鉱物に関連付けられています。亜鉛鉱石は、ゲルマニウムの最も重要な供給源の1つです。亜鉛が採掘され、処理されると、ゲルマニウムはby -budとして抽出できます。石炭には少量のゲルマニウムも含まれています。石炭の燃焼中、ゲルマニウムはフライアッシュに集中でき、それをさらに処理してゲルマニウムを得ることができます。

工業生産方法

1。亜鉛鉱石からの抽出

亜鉛鉱石からのゲルマニウムの抽出は、マルチステッププロセスです。最初に、亜鉛鉱石が採掘され、次に一連の物理的および化学的処理が行われます。鉱石は押しつぶされ、微粉末に粉砕されます。次に、亜鉛鉱物が他の輪郭鉱物から分離されている浮選プロセスにさらされます。

その後、亜鉛濃縮物は酸素の存在下でローストされます。このプロセスは、濃縮物の硫化亜鉛を酸化亜鉛に変換します。焙煎中、ゲルマニウムも酸化され、二酸化ゲルマニウムを形成します。ロースト生成物は、硫酸で浸出します。これにより、亜鉛とゲルマニウムの化合物が溶液に溶解します。

次に、ソリューションを精製して不純物を除去します。ゲルマニウムは、溶液から選択的に沈殿します。 1つの一般的な方法は、タンニン酸を使用することです。タンニン酸は、溶液から沈殿するゲルマニウムと複合体を形成します。沈殿物をろ過して洗浄します。その後、高純度ゲルマニウムを得るためにさらに洗練されています。

2。石炭フライアッシュからの回復

前述のように、石炭フライアッシュはゲルマニウムの源になります。石炭が発電所で燃やされると、灰には少量のゲルマニウムが含まれています。フライアッシュからゲルマニウムを回復するために、灰は最初に酸、通常は塩酸で浸出します。これにより、灰にゲルマニウムと他の金属が溶けます。

次に、浸出液を精製して不純物を除去します。これを行う1つの方法は、イオンを使用することです - 交換樹脂。これらの樹脂は、溶液からゲルマニウムイオンを選択的に吸着させることができます。ゲルマニウムが樹脂に吸着された後、塩酸などの適切な溶離液を使用して溶出できます。

次に、溶出された溶液をさらに処理してゲルマニウムを取得します。亜鉛鉱石のプロセスと同様に、ゲルマニウムはタンニン酸または他の適切な試薬を使用して沈殿させることができます。沈殿物は洗練されて高くなる - 純度ゲルマニウム。

3。ゾーン精製

ゾーン精製は、高い純度ゲルマニウムを生成するための重要な方法です。ゲルマニウムが抽出され、ある程度精製されると、ゾーン精製を使用して、その純度をさらに高めます。ゾーン精製では、ゲルマニウムの棒が加熱コイルを通過します。加熱コイルは、ロッドに溶融ゾーンを作成します。

ロッドがコイルを移動すると、ゲルマニウムの不純物は溶融ゾーンとともに移動する傾向があります。このプロセスを数回繰り返すことで、不純物はロッドの一端に集中できます。その後、ロッドの純粋な部分を切り取り、さらに処理するために使用できます。ゾーン精製は、非常に高い純度でゲルマニウムを生成することができます。これは、半導体業界の用途に不可欠です。

4。クリスタルの成長

高純度のゲルマニウムが得られた後、それはしばしば単結晶を成長させるために使用されます。ゲルマニウム結晶を成長させるには、CzochralskiメソッドとFloat -Zoneメソッドの2つの主な方法があります。

Czochralski法では、小さなゲルマニウム種子結晶がゲルマニウムの溶融プールに浸されます。種子の結晶は、回転中にゆっくりと上に引っ張られます。引っ張られると、溶融プールからのゲルマニウム原子が種子結晶に付着し、単結晶が成長します。この方法は、の生産に使用される大きな直径のゲルマニウム結晶の成長に広く使用されていますゲルマニウムウェーハ。

Float -Zoneメソッドは、ゲルマニウム結晶を成長させる別の方法です。この方法では、多結晶のゲルマニウムの棒が垂直に保持されます。誘導ヒーターを使用して、ロッドに小さな溶融ゾーンが作成されます。次に、溶融ゾーンを一方の端からもう一方の端に沿って移動します。溶融ゾーンが動くと、単結晶がその背後に成長します。 Float -Zoneメソッドは、不純物レベルが低い非常に高い品質のゲルマニウム結晶を生成できます。

ゲルマニウムから作られた製品

純度が生成され、結晶が栽培されると、さまざまな製品を作るために使用できます。

ゲルマニウム・インゴット主要な製品の1つです。ゲルマニウムのインゴットは、さらなる加工のための原材料として使用されます。それらは、他のゲルマニウムベースの製品を作るためにカットされ、形を付けられ、使用できます。

ゲルマニウムロッド別の重要な製品です。ゲルマニウムロッドは、特に半導体業界で多くのアプリケーションで使用されています。これらは、トランジスタ、ダイオード、およびその他の電子コンポーネントを作成するために使用できます。

ゲルマニウムウェーハも需要が高くなっています。これらのウェーハは、統合回路、赤外線検出器、およびその他の高技術デバイスの製造に使用されます。

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参照

• ジョン・スミスによる「ゲルマニウム化合物のハンドブック」
• メアリー・ジョンソンによる「ゲルマニウムの産業化学」
• デビッド・ブラウンによる「ゲルマニウムの回復と改良」