Get Info ing Properti, Sejarah, Produksi, lan Aplikasi
Germanium minangka logam semikonduktor perak sing langka, sing digunakake ing teknologi infra merah, kabel serat optik, lan sel surya.
Properties
- Simbol Atom: Ge
- Nomer atom: 32
- Kategori: Metalloid
- Kapadhetan: 5,323 g / cm3
- Titik lebur: 1720.85 ° F (938.25 ° C)
- Titik didih: 5131 ° F (2833 ° C)
- Mohs atose: 6.0
Karakteristik
Secara teknis, germanium diklasifikasikake minangka metalloid utawa semi-logam. Salah sawijining klompok unsur sing nduweni sipat loro logam lan non-logam.
Ing wangun metalik, germanium minangka werna perak, keras, lan rapuh.
Karakteristik unik Germanium kalebu transparansi kanggo radiasi elektromagnetik infra merah (kanthi panjang gelombang antara 1600-1800 nanometer), indeks bias tinggi, lan dispersi optik kurang.
Metalloid uga intrisel semikonduktif.
Sejarah
Demitri Mendeleev, bapa saka tabel périodik, ngira yuga nomer 32, sing dijenengi ekasilicon , ing taun 1869. Limalas taun sabanjuré kimiawan Clemens A. Winkler nemokaké lan ngisolasi unsur saka argyrodite mineral langka (Ag8GeS6). Panjenenganipun nate ngarani unsur kasebut sawise tanah air, Jerman.
Sajrone taun 1920-an, riset menyang sifat listrik germanium ngasilake kemurnian tinggi, germanium-kristal tunggal. Germanium-kristal tunggal digunakake minangka rectifier dioda ing receiver radar gelombang mikro sak Perang Dunia II.
Aplikasi komersial pertama kanggo germanium muncul sawise perang, sawise panemuan transistor dening John Bardeen, Walter Brattain, lan William Shockley ing Bell Labs nalika Desember 1947.
Ing taun-taun saderengipun, transistors ingkang ngasilaken germanium nemoni piranti pindah piranti, komputer militer, alat bantu pendengaran lan radio portabel.
Nanging wiwit taun 1954, Gordon Teal saka Texas Instruments nemokaké transistor silikon . Transistors Germanium wis cenderung gagal ing suhu dhuwur, masalah sing bisa ditanggulangi karo silikon.
Nganti Teal, ora ana sing bisa gawé silicon kanthi kemurnian cukup dhuwur kanggo ngganti germanium, nanging sawise 1954 silikon wiwit ngganti germanium ing transistor elektronik, lan ing pertengahan 1960an, transistor germanium meh ora ana.
Aplikasi anyar bakal teka. Sukses germanium ing transistor wiwitan ndadekake luwih riset lan pangangkatan infra merah germanium. Wekasane, iki ngasilake metalloid sing digunakake minangka komponen utama inframerah (IR) lan jendhela.
Misi eksplorasi ruang Voyager pisanan sing diluncurake ing taun 1970-an gumantung marang kekuwatan sing diprodhuksi dening sel photovoltaic (PVCs) silikon-germanium (SiGe). PVC-Germanium berbasis isih kritis kanggo operasi satelit.
Jaringan pangembangan lan ekspansi utawa serat optik nalika 1990-an nyebabake paningkatan germanium, sing digunakake kanggo mbentuk inti kaca kabel serat optik.
Dening 2000, PVCs efisiensi dhuwur lan dioda cahya (LED) gumantung marang inti germanium dadi konsumen gedhe saka unsur.
Produksi
Kaya logam sing paling sithik, germanium diprodhuksi minangka produk sampingan saka panyulingan logam dasar lan ora ditambang minangka bahan utama.
Germanium paling umum diprodhuksi saka bijih silikon sphalerite nanging uga dikenal kanthi cara sing diekstrak saka batubara fly ash (diprodhuksi saka tanduran daya batubara) lan sawetara bijih tembaga .
Boten namung sumber materi, kabeh konsentrasi germanium dipurniake dhisik kanthi nggunakake klorinasi lan proses distilasi sing ngasilake germanium tetrachloride (GeCl4). Germanium tetrachloride banjur dihidrolisis lan dikeringake, ngasilake germanium dioxide (GeO2). Oksida iki banjur dikurangi karo hidrogen kanggo mbentuk bubuk logam germanium.
Wêdakakêna Germanium dilebokake ing larutan bar ing suhu 1720,85 ° F (938,25 ° C).
Pengaturan zona (prosès pencairan lan pendinginan) ing bar ngisolasi lan ngilangi impurities lan, sauntara, ngasilake bar kemurnian tinggi kemurnian. Jaringan germanium komersial asring luwih saka 99.999% murni.
Germanium-zona sing luwih apik bisa ditemokake dadi kristal, sing diiris dadi potongan tipis sing dienggo ing semikonduktor lan lensa optik.
Produksi germanium internasional ditaksir dening US Geological Survey (USGS) kira-kira 120 metrik ton ing taun 2011 (ana germanium).
Kira-kira 30% saka produksi germanium taunan ing donya didaur ulang saka bahan kethokan, kayata lensa IR pensiun. Kurang luwih 60% saka germanium sing digunakake ing sistem IR saiki didaur ulang.
Negara-negara prodhuksi germanium paling gedhé dipimpin déning China, ing ngendi rong-pertiga saka kabèh germanium diprodhuksi ing taun 2011. Prodhusèn utama liya kalebu Kanada, Rusia, AS, lan Belgia.
Produser germanium utama kalebu Teck Resources Ltd. , Yunnan Lincang Xinyuan Germanium Industrial Co, Umicore lan Nanjing Germanium Co
Aplikasi
Miturut USGS, aplikasi germanium bisa digolongake dadi 5 kelompok (diiringi persentasi total konsumsi total):
- Optik IR - 30%
- Optik Serat - 20%
- Polyethylene terephthalate (PET) - 20%
- Elektronik lan tata surya - 15%
- Phosphor, metalurgi lan organik - 5%
Kristal germanium ditanam lan dibentuk dadi lensa lan jendela kanggo IR utawa sistem optik imaging termal. Kira-kira setengah kabeh sistem kasebut, sing akeh gumantung marang tuntutan militer, kalebu germanium.
Sistem kasebut kalebu piranti-piranti cilik sing dipasang tangan lan gegaman, uga sistem kendaraan sing dipasang ing udara, tanah, lan laut. Upaya digawe kanggo ningkatake pasar komersial kanggo sistem IR berbasis germanium, kayata ing mobil mewah, nanging aplikasi nonmiliter isih mung 12% saka kebutuhan.
Germanium tetrachloride digunakake minangka dopant - utawa aditif - kanggo nambah indeks bias ing inti kaca silika garis serat optik. Kanthi gabungke germanium, rugi sinyal bisa dicegah.
Bentuk germanium uga digunakake ing bagian ngisor kanggo ngasilake PVC kanggo loro (satellites) lan daya listrik terrestrial.
Substrat Germanium mbentuk siji lapisan ing sistem multilayer sing uga nggunakake gallium, phosphide, lan gallium arsenide. Sistem kasebut, sing dikenal minangka photovoltaic sing dikonsep minangka sarana konsentrasi lensa konsentrasi sing nggedhekake cahya solar sadurunge diowahi dadi energi, duwe tingkat efisiensi dhuwur nanging luwih larang kanggo ngasilake tinimbang kristal silikon utawa tembaga-indium-gallium- sel diselenide (CIGS).
Amba 17 metrik ton saka germanium dioxide digunakake minangka katalis polimerisasi ing produksi plastik PET saben taun. Plastik PET utamané digunakake ing wadhah pangan, minuman, lan cairan.
Sanajan kegagalan minangka transistor ing taun 1950-an, germanium saiki digunakake ing tandem karo silikon ing komponen transistor kanggo sawetara ponsel lan piranti nirkabel. Transistor SiGe nduweni kacepetan luwih cepet lan nggunakake daya kurang saka teknologi berbasis silicon. Aplikasi aplikasi pungkasan kanggo kripik SiGe ing sistem safety otomotif.
Penggunaan liyane kanggo germanium ing electronics kalebu ing chip memori fasa, sing ngganti memori flash ing akeh piranti elektronik amarga keuntungan energi sing bisa ngirit, uga ing substrat sing digunakake ing produksi LED.
Sumber:
USGS. 2010 Minerals Yearbook: Germanium. David E. Guberman.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
Minor Metals Trade Association (MMTA). Germanium
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
Museum CK722. Jack Ward.
http://www.ck722museum.com/