鍺半導體鍺半導體-來歷

1885年德國礦物學家威斯巴克在一礦山發(fā)現了一種以硫化銀為主的新礦石—弗賴堡礦石，即硫化銀鍺礦(4Ag2S.GeS2)。1886年，德國化學家溫克勒(C.A.Winkler)分析這一新礦物，八個全分析結果均差7%左右，因此他斷定礦石中一定含有一種未知的新元素。他認為這個新元素必定同砷、銻、錫三者同屬于一分析組，于是他將礦物與碳酸鈉和硫共熔，然后溶于水中，過濾，溶液中加入大量鹽酸即得到大量片狀的白色沉淀，把這種沉淀烘干后于氫氣流中加熱還原，就得到了這種新元素。溫克勒為了紀念他的祖國德意志，把這種新元素命名為Germanium，即“鍺”，源自德國的拉丁名稱“Germania”。

鍺在周期表中的位置，正好夾在金屬和非金屬之間。鍺雖屬于金屬，但卻具有許多類似于非金屬的性質，在化學上稱為“半金屬”。就其導電能力而言，優(yōu)于一般非金屬，劣于一般金屬，故在物理學上被稱為“半導體”。鍺在地殼中的含量為一百萬分之七，并不算稀有。然后，鍺卻非常分散，幾乎沒有比較集中的鍺礦。因此，被人們稱為“稀散金屬”，鍺的主要用途是作為半導體工業(yè)的重要原料。為此，對鍺純度的要求也相當之高，通常需要達到八到九個9的純度(～99.999999%)。半導體鍺可用于制造各種晶體管、計算機等；由于溫度改變時，鍺的電阻也立即隨之發(fā)生靈敏的變化，所以鍺可用來制造“熱敏電阻”。

鍺一般從鉛鋅冶煉或燃燒煤過程中以副產品回收。原料用火法冶煉或濕法冶煉從主金屬分離并富集成鍺精礦后，再氯化和分精餾或萃取提純成純四氯化鍺。純四氯化鍺水解獲得高純二氧化鍺，經烘干后氫還原成金屬鍺，再進行區(qū)域提純?yōu)楦呒冩N，最后用直拉法制成單晶鍺(見直拉鍺單晶)。2100433B

具有半導體性質。對固體物理和固體電子學的發(fā)展超過重要作用。鍺的熔密度5.32克/厘米3，鍺可能性劃歸稀散金屬，鍺化學性質穩(wěn)定，常溫下不與空氣或水蒸汽作用，但在600～700℃時，很快生成二氧化鍺。與鹽酸、稀硫酸不起作用。濃硫酸在加熱時，鍺會緩慢溶解。在硝酸、王水中，鍺易溶解。堿溶液與鍺的作用很弱，但熔融的堿在空氣中，能使鍺迅速溶解。鍺與碳不起作用，所以在石墨坩堝中熔化，不會被碳所污染。鍺有著良好的半導體性質，如電子遷移率、空穴遷移率等等。鍺的發(fā)展仍具有很大的潛力?，F代工業(yè)生產的鍺，主要來自銅、鉛、鋅冶煉的副產品。2100433B

半導體探測器簡介

隨著鍺半導體材料提純技術的進展，已可直接用超純鍺材料制備輻射探測器。它具有工藝簡單、制造周期短和可在室溫下保存等優(yōu)點。用超純鍺材料還便于制成X、γ射線探測器,既可做成很大靈敏體積，又有很薄的死層,可同時用來探測X和γ射線。高純鍺探測器發(fā)展很快，有逐漸取代鍺。

半導體探測器工作原理

采用高純度的 P型Ge單晶，一端表面通過蒸發(fā)擴散或加速器離子注入施主雜質(如磷或鋰)形成 N區(qū) 和 N ，并形成P-N結。另一端蒸金屬形成 P ，并作為入射窗。兩端引出電極。

因為雜質濃度極低，相應的電阻率很高?？臻g電荷密度很小，P區(qū)的耗盡層厚度大。

半導體探測器高純鍺探測器的特點

1) P區(qū)存在空間電荷，HPGe半導體探測器是PN結型探測器 。

2) P區(qū)為非均勻電場。

3) P區(qū)為靈敏體積，其厚度與外加電壓有關，一般工作于全耗盡狀態(tài)。

4) HPGe半導體探測器可在常溫下保存，低溫下工作。

粉末狀呈暗藍色，結晶狀，為銀白色脆金屬。密度5.35克/厘米3。熔點937.4℃。沸點2830℃?；蟽r 2和 4。第一電離能7.899電子伏特。是一種稀有金屬，重要的半導體材料。不溶于水、鹽酸、稀苛性堿溶液。溶于王水、濃硝酸或硫酸、熔融的堿、過氧化堿、硝酸鹽或碳酸鹽。在空氣中不被氧化。其細粉可在氯或溴中燃燒。