เจอร์มาเนียมมีปฏิกิริยากับธาตุอื่นๆ อย่างไร?

เจอร์เมเนียมเป็นกลุ่มโลหะ 14 ที่ส่วนใหญ่ก่อตัวเป็นสารประกอบในสถานะออกซิเดชัน +4 มันก่อตัวออกไซด์ด้วยออกซิเจน เฮไลด์ที่ระเหยง่าย และไฮไดรด์ ซึ่งเป็นสารละลายของแข็งเต็มรูปแบบที่มีเฟสของซิลิคอน ยูเทคติก หรือสารประกอบด้วยโลหะ เช่น ทองคำและนิกเกิล และมันถูกเจือด้วยชนิด p หรือชนิด n ด้วยองค์ประกอบจากกลุ่ม 13 และ 15

โดยที่เจอร์เมเนียมอยู่ในตารางธาตุ

เจอร์เมเนียม (Ge เลขอะตอม 32) อยู่ในหมู่ 14 ประกอบด้วยคาร์บอน ซิลิคอน ดีบุก และตะกั่ว เช่นเดียวกับซิลิคอน มันมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัวและตกผลึกในโครงสร้างลูกบาศก์เพชร แสดงสถานะออกซิเดชันสองสถานะ คือ +2 และ +4; สถานะ +4 นั้นมีความเสถียรมากกว่าในสารประกอบส่วนใหญ่ เคมีของมันใกล้เคียงกับซิลิคอน โดยมีความแตกต่างเล็กน้อยซึ่งมีความสำคัญอย่างมากในการประมวลผลอุปกรณ์

ออกซิเจน: เจอร์เมเนียมออกไซด์

เจอร์เมเนียมออกซิไดซ์เมื่อถูกความร้อนในอากาศจนเกิดเป็นเจอร์เมเนียมไดออกไซด์ (GeO₂) ของแข็งสีขาวที่ใช้ในพรีฟอร์มแก้วนำแสงและไฟเบอร์ ต่างจากซิลิคอนไดออกไซด์ GeO₂ค่อนข้างละลายน้ำได้ และที่อุณหภูมิสูงก็สามารถทำปฏิกิริยากับเจอร์เมเนียมจนเกิดเป็นเจอร์เมเนียมมอนนอกไซด์ (GeO) ที่ระเหยได้ นี่คือสาเหตุที่เจอร์เมเนียมไม่เคยได้รับออกไซด์ดั้งเดิมที่เสถียรเช่น SiO₂และเหตุใดอุปกรณ์ MOS ของเจอร์เมเนียมจึงจำเป็นต้องมีไดอิเล็กตริก k สูงและการสร้างทู่พื้นผิวอย่างระมัดระวัง

ฮาโลเจน: เจอร์เมเนียมเตตระคลอไรด์

เจอร์เมเนียมทำปฏิกิริยากับคลอรีนเพื่อสร้างเจอร์เมเนียมเตตระคลอไรด์ (GeCl₄) ของเหลวระเหยง่าย มีบทบาททางอุตสาหกรรมที่สำคัญสองประการ:

• การทำให้บริสุทธิ์:เจซีแอล₄สามารถกลั่นให้มีความบริสุทธิ์สูงแล้วไฮโดรไลซ์เป็น GeO₂และลดลงเป็นโลหะก่อนการกลั่นโซนและการเติบโตของคริสตัล
• ใยแก้วนำแสง:เจซีแอล₄ใช้ในการเติมแกนซิลิกาของเส้นใยโทรคมนาคมเพื่อเพิ่มดัชนีการหักเหของแสง

ไฮโดรเจน: เยอรมัน

ดั้งเดิม (GeH₄) เป็นก๊าซพิษที่ติดไฟได้ซึ่งใช้เป็นแหล่งเจอร์เมเนียมในการสะสมไอสารเคมีของชั้นเยื่อบุผิว SiGe และ Ge

ซิลิคอน: โลหะผสม SiGe

ซิลิคอนและเจอร์เมเนียมผสมในอัตราส่วนเท่าใดก็ได้ให้เกิด Si_1-xจีอี_xโลหะผสม เนื่องจากโครงตาข่ายของเจอร์เมเนียมมีขนาดใหญ่กว่าซิลิคอนประมาณ 4% ชั้น SiGe บาง ๆ ที่ปลูกบนซิลิคอนจึงถูกทำให้เครียด วิศวกรใช้สิ่งนี้ในทรานซิสเตอร์แบบสองขั้วทางแยกของ SiGe และเพื่อเพิ่มความคล่องตัวของผู้ให้บริการในช่องสัญญาณ CMOS

โลหะ: ยูเทคติกส์และเจอร์ไนด์

พฤติกรรมของเจอร์เมเนียมกับโลหะขึ้นอยู่กับโลหะ:

โปรดทราบว่าเงินและเจอร์เมเนียมไม่ได้ก่อให้เกิดสารละลายของแข็งในวงกว้าง การอ้างว่าโลหะผสมซิลเวอร์-เจอร์เมเนียมทำให้วัสดุสัมผัสได้ดีกว่าตัวโลหะนั้นไม่ได้รับการรองรับ

สารเจือปน: กลุ่ม 13 และ 15

ในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ พฤติกรรมทางไฟฟ้าของเจอร์เมเนียมถูกกำหนดโดยสารเจือปน แกลเลียม โบรอน หรืออินเดียม (กลุ่ม 13) ทำให้เป็นชนิด p ฟอสฟอรัส สารหนู หรือพลวง (กลุ่ม 15) ทำให้เป็นชนิด n ระดับการเติมสารควบคุมความต้านทานซึ่งเป็นข้อมูลจำเพาะที่สำคัญสำหรับเวเฟอร์เจอร์เมเนียมใช้เป็นพื้นผิวสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายทางแยก อุปกรณ์ตรวจจับ และเลนส์อินฟราเรด

ชาลโคเจน: ซัลไฟด์, เซเลไนด์ และเทลลูไรด์

เจอร์เมเนียมก่อตัวเป็น GeS₂, GeSe และ GeTe แก้วชาลโคเจนไนด์ที่ใช้เจอร์เมเนียมส่งผ่านอินฟราเรด และใช้ตระกูลเจอร์เมเนียม-พลวง-เทลลูเรียมในหน่วยความจำแบบเปลี่ยนเฟส

กรดและการกัดกรด

เจอร์เมเนียมต้านทานกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกเจือจาง แต่ถูกโจมตีโดยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และกรดไนตริกหรือกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่ร้อน สารผสมที่มีเปอร์ออกไซด์เป็นหลักจึงเป็นสารกัดกร่อนเจอร์เมเนียมทั่วไป เมื่อทำความสะอาดเวเฟอร์เจอร์เมเนียม ให้หลีกเลี่ยงขั้นตอนกระบวนการที่เขียนไว้สำหรับซิลิคอนที่ถือว่าเป็นออกไซด์ที่เสถียร

สำหรับซับสเตรตและผลิตภัณฑ์เจอร์เมเนียมอื่นๆ โปรดดูของเราเจอร์เมเนียมพิสัย.

คำถามที่พบบ่อย

เจอร์เมเนียมมีปฏิกิริยาหรือไม่?ไม่มากที่อุณหภูมิห้อง มีความเสถียรในอากาศและน้ำ แต่จะออกซิไดซ์เมื่อถูกความร้อนและละลายในกรดออกซิไดซ์และสารละลายเปอร์ออกไซด์

เหตุใดเจอร์เมเนียมจึงมีพฤติกรรมเหมือนซิลิคอนมากทั้งสององค์ประกอบเป็นองค์ประกอบกลุ่ม 14 ที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัวและมีโครงสร้างผลึกลูกบาศก์เพชรเหมือนกัน ดังนั้นพวกมันจึงพันธะและผสมกันในลักษณะเดียวกัน

สารประกอบเจอร์เมเนียมที่พบมากที่สุดในอุตสาหกรรมคืออะไร?เจอร์เมเนียมไดออกไซด์และเจอร์เมเนียมเตตระคลอไรด์เป็นสารที่พบมากที่สุด ใช้ในการผลิตสารบริสุทธิ์ แก้วแสง และเส้นใย