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锗是一种罕见的银色半导体金属，用于红外技术，光纤电缆和太阳能电池。
属性
- 原子符号：Ge
- 原子序数：32
- 元素分类：准金属
- 密度：5.323克/厘米3
- 熔点：1720.85°F（938.25°C）
- 沸点：5131°F（2833°C）
- 莫氏硬度：6.0
特点
从技术上讲，锗被分类为准金属或半金属。 具有金属和非金属属性的一组元素之一。
在其金属形式中，锗是银色的，硬而脆。
锗的独特特性包括对近红外电磁辐射（波长在1600-1800纳米之间）的透明度，高折射率和低光色散。
准金属本质上也是半导体。
历史
1869年，元素周期表之父Demitri Mendeleev预测元素32的存在，他命名为ekasilicon 。十七年后，化学家Clemens A. Winkler发现并分离了稀有矿物Argyrodite（Ag8GeS6）中的元素。 他在他的家乡德国之后命名了这个元素。
在20世纪20年代，对锗电性能的研究导致了高纯度单晶锗的发展。 第二次世界大战期间，单晶锗被用作微波雷达接收器中的整流二极管。
1947年12月，贝尔实验室John Bardeen，Walter Brattain和William Shockley发明了晶体管后，第一个商业锗应用就出现在战后。
在接下来的几年里，含锗晶体管开始进入电话交换设备，军用电脑，助听器和便携式收音机。
但事情在1954年以后开始发生变化，但德州仪器的Gordon Teal发明了硅晶体管。 锗晶体管在高温下有失败的趋势，这可以用硅解决。
在Teal之前，没有人能够生产出纯度足够高的硅来代替锗，但是1954年以后硅开始取代电子晶体管中的锗，并且到了20世纪60年代中期，锗晶体管几乎不存在。
新的应用程序即将到来。 锗在早期晶体管中的成功导致了更多的研究和实现了锗的红外特性。 最终，这导致了准金属被用作红外（IR）镜头和窗户的关键部件。
20世纪70年代首次发射的航天飞行器太空探索任务依靠硅锗（SiGe）光伏电池（PVC）产生的功率。 锗基PVC对卫星业务仍然至关重要。
20世纪90年代的发展和扩张或光纤网络导致对用于形成光纤玻璃芯的锗的需求增加。
到2000年，高效PVC和发光二极管（LED）依赖于锗基板已成为该元件的大消费者。
生产
像大多数次要金属一样，锗是作为贱金属精炼的副产品生产的，并且不作为主要材料开采。
锗最常用闪锌矿锌矿生产，但也知道它是从粉煤灰（由煤电厂生产的）和一些铜矿石中提取的。
无论材料的来源如何，所有的锗精矿首先使用氯化和蒸馏工艺进行纯化，从而生成四氯化锗（GeCl4）。 然后将四氯化锗水解并干燥，产生二氧化锗（GeO2）。 然后用氢还原氧化物以形成锗金属粉末。
锗粉在超过1720.85°F（938.25°C）的温度下浇铸成棒材。
区域精炼（熔化和冷却过程）棒分离并除去杂质，并最终生成高纯度锗棒。 商业锗金属纯度通常超过99.999％。
区域精制锗可以进一步生长成晶体，将其切成薄片用于半导体和光学镜头。
美国地质调查局（USGS）估计2011年全球锗产量约为120公吨（含锗）。
据估计，全球每年锗产量的30％是从废旧材料中回收的，如退役的红外镜头。 据估计，在IR系统中使用的锗的60％现在被回收利用。
最大的锗生产国由中国领导，2011年锗全部生产三分之二。其他主要生产国包括加拿大，俄罗斯，美国和比利时。
主要的锗生产商包括泰克资源有限公司 ，云南临沧鑫源锗业有限公司，优美科和南京锗业有限公司。
应用
根据美国地质调查局的资料，锗的应用可分为5组（接下来是总消费量的大致百分比）：
- 红外光学 - 30％
- 光纤 - 20％
- 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） - 20％
- 电子和太阳能 - 15％
- 磷光体，冶金和有机 - 5％
锗晶体生长并形成用于IR或热成像光学系统的透镜和窗口。 所有这些严重依赖军事需求的系统中，大约一半包括锗。
系统包括小型手持和武器安装设备，以及空中，陆地和海上车载系统。 已经做出努力来扩大基于锗的红外系统的商业市场，例如高端汽车，但非军事应用仍然仅占需求的约12％。
使用四氯化锗作为掺杂剂或添加剂来提高光纤线路的石英玻璃芯中的折射率。 通过掺入锗，可以防止信号损失。
锗的形式也被用于基质生产用于天基（卫星）和陆地发电的PVC。
锗基板在也使用镓，磷化铟和砷化镓的多层系统中形成一层。 这种被称为聚光光伏（CPV）的系统由于使用聚光透镜，在将太阳光转换为能量之前放大太阳光，所以这些系统具有高效率水平，但制造成本比晶体硅或铜 - 铟 - 镓 - 二硒化物（CIGS）细胞。
每年大约17公吨的二氧化锗被用作PET塑料生产中的聚合催化剂。 PET塑料主要用于食品，饮料和液体容器。
尽管在20世纪50年代它作为一个晶体管失败了，但是锗现在与一些手机和无线设备的晶体管组件中的硅串联使用。 与硅基技术相比，SiGe晶体管具有更高的开关速度和更少的功耗。 SiGe芯片的一个最终用途应用是汽车安全系统。
电子产品中锗的其他用途包括相位存储器芯片，由于其节能优势以及用于生产LED的基板，这些芯片正在取代许多电子设备中的闪存。
资料来源：
美国地质勘探局。 2010年矿物年鉴：锗。 大卫E.古伯曼。
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
未成年人贸易协会（MMTA）。 锗
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722博物馆。 杰克沃德。
http://www.ck722museum.com/