锗的有效态密度

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锗的性质及其化合物

锗的性质及其化合物锗的物理性质锗的物理性质锗是银白色晶体(粉末状呈暗蓝色)，熔点937.4℃，沸点2830℃，密度5.35g/cm³，莫氏硬度6.0～6.5，室温下，晶态锗性脆，可塑性很小。

锗具有半导体性质，在高纯锗中掺入三价元素(如铟、镓、硼)、得到P型锗半导体；掺入五价元素(如锑、砷、磷)，得到N型锗半导体。

化合价为+2和+4。

第一电离能7.899电子伏特。

锗有着良好的半导体性质，如高电子迁移率和高空穴迁移率等。

晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有四个金属原子。

据X射线研究证明，锗晶体里的原子排列与金刚石差不多。

结构决定性能，所以锗与金刚石一样硬而且脆。

锗的化学性质锗的化学性质锗化学性质稳定，不溶于水、盐酸、稀苛性碱溶液。

在常温下不与空气或水蒸气作用，但在600～700℃时，与氧气反应能很快生成二氧化锗。

在加热情况下，锗能在氧气、氯气和溴蒸气中燃烧。

锗与盐酸、稀硫酸不起作用，但浓硫酸在加热时，锗会缓慢溶解。

在硝酸、王水中，锗易溶解。

碱溶液与锗的作用很弱，但熔融的碱在空气中，能使锗迅速溶解。

锗易溶于熔融的氢氧化钠或氢氧化钾，生成锗酸钠或锗酸钾。

在过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂存在下，锗能溶解在碱性溶液中，生成锗酸盐。

锗的氧化态为＋2和＋4。

锗与碳不起作用，所以在石墨坩埚中熔化，不会被碳所污染。

锗的化合物锗的化合物锗与氧、卤素、酸、碱等物质反应都能生成化合物。

锗有两种氧化物：二氧化锗(GeO2)和一氧化锗(GeO)。

锗共有四种已知的四卤化物：四碘化锗(GeI4)为固体，四氟化锗(GeF4)为气体，其余两种为挥发性液体。

锗还能与氧族元素生成二元化合物，例如二硫化物、二硒化物(GeSe2)、一硫化物(GeS)、一硒化物(GeSe)及碲化物(GeTe)。

甲锗烷（GeH4）是一种结构与甲烷相近的化合物。

有机锗化合物(organogermanium compound)：四氯化锗与二乙基锌反应生成四乙基锗（Ge(C2H5)4）R4Ge型（其中R为烃基）的有机锗烷，如四甲基锗（Ge(CH3)4）及四乙基锗，是由锗前驱物四氯化锗及甲基亲核剂反应而成。

锗元素的性质及应用

锗元素的性质及应用锗是一种灰白色的金属元素，化学符号为Ge，原子序数为32，在周期表中属于碳族元素。

锗的性质及应用主要表现在以下几个方面：1. 物理性质：锗具有比较高的熔点（937.4）和沸点（2830），相对密度为5.32g/cm³。

它是一种半导体材料，具有优良的电导率，在室温下电导率约为电解质的10⁻⁴倍。

2. 化学性质：锗具有较强的化学惰性，不溶于大部分常见的酸和碱溶液。

然而，在浓硝酸和浓氢氟酸中，锗会被氧化为Ge(IV)的离子形式。

此外，锗能与氧气发生反应生成氧化锗（GeO₂）。

3. 热稳定性：锗的热稳定性较好，它可以在高温下长时间保持物理和化学属性的稳定性。

这使得锗常常被用于一些高温工艺中，如制造高温热电偶和热敏元件。

4. 半导体性质：由于锗是一种半导体材料，它可以在一定条件下改变其导电性能。

这种特性使锗广泛应用于电子学领域，包括传感器、集成电路和光电器件等。

5. 光学性质：锗具有优良的光学特性，它对紫外线和红外线的透过率较高，并且具有较大的折射率。

这使得锗被广泛应用于光学设备和仪器中，如光学透镜、光纤和红外传感器等。

锗的应用领域如下：1. 半导体器件：由于锗是一种半导体材料，它被广泛用于制造半导体器件，如二极管和晶体管等。

锗材料可以用于高速电子元件和集成电路，具有较高的工作温度和电导率。

2. 光电领域：由于锗材料具有优良的光学特性，它可用于红外传感器和红外探测器等光电器件。

锗还可以用于制造激光器和光电耦合器等设备，广泛应用于通信和传感技术领域。

3. 热敏材料：由于锗的热稳定性较好，它可以用于制造热敏元件，如温度传感器和热电偶等。

由于锗材料对温度的响应较快，因此常用于测量高温环境中的温度变化。

4. 医学应用：锗材料在医学领域也有一定的应用。

锗纳米颗粒可以用于制造抗肿瘤药物，具有较高的生物相容性。

此外，锗材料还可以用于制备人工骨骼和关节假体等医疗器械。

5. 其他应用：锗材料还可以用于制造合金材料，如铁锗合金和银锗合金等。

半导体物理第三章作业

ni (300) Nc Nv exp(
Eg 2k0T
) 1.6 1013 cm3
3
n0 ND N A 5 10 cm
15
ni2 p0 5.12 1010 cm3 n0
500K时
Nc' T' 3 T' 3 ( ) 2 Nc' Nc ( ) 2 2.26 1019 cm3 Nc T T
D
ND Ec ED n0 1 2 exp( ) k0T Nc
nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ n
D
Ec ED n0 N D n0 [1 2exp( ) ] 1.65 1017 k0T Nc
8.利用7题的Nc和Nv的数值及Eg=0.67eV,求温度文300K， 500K时，含施主浓度ND=5×1015 cm-3受主浓度NA=2×109 cm-3 的锗中电子和空穴的浓度解： 300K时
Nv' T' 3 T' 3 ( ) 2 Nv' Nv ( ) 2 8.39 1018 cm3 Nv T T
4.774 104 5002 Eg (500) 0.7437 0.581eV 500 235 Eg ni (500) Nc Nv exp( ) 1.69 1016 cm3 2k0T
3 * * mn k0T 3 mn 3 Nc 2( ) 2 4.82 1015 T 2 ( ) 2 2 m0
Nv 2(
m* k0T p 2
) 4.82 1015 T (
3 2
3 2
m* p m0
)
3 2
所以
2 Nc m0 * 3 mn ( ) 0.56m0 15 4.82 10 T

锗的晶体类型

锗的晶体类型
锗是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子、光电子、太阳能等领域。

锗晶体可以分为两种类型：立方晶系和钻石晶系。

立方晶系锗晶体具有八面体对称性，空间群为Fd3m。

其晶体结构类
似于钻石晶体，因此也被称为类钻石锗。

立方晶系锗晶体的密度为
5.323 g/cm^3，硬度为
6.5，折射率为4.002。

由于其晶体结构的特
殊性质，立方晶系锗晶体有很多独特的物理性质，例如高储能密度、
高热电效应等。

钻石晶系锗晶体具有四面体对称性，空间群为Td。

其晶体结构类似于金刚石，因此也被称为类金刚石锗。

钻石晶系锗晶体的密度为5.765
g/cm^3，硬度为7.5，折射率为4.0。

由于其晶体结构的紧密性，钻
石晶系锗晶体具有很高的光学和热学性能，可用于制备高温高压下的
新材料。

在实际应用中，立方晶系锗晶体常用于制备太阳能电池、光电探测器、高功率激光器、热电材料等；钻石晶系锗晶体则常用于制备高温高压
下的硬质材料、新型光电材料等。

总之，锗晶体是一种非常重要的半导体材料，其晶体类型的不同具有
很多强烈的物理性质变化，进而影响到其在不同应用领域的应用效果。

锗76用途

锗76用途一、什么是锗76？锗76，也被称为锗-76，是一种同位素，属于锗元素的一种。

它的原子编号为76，质量数为76，是锗元素的自然存在同位素之一。

锗是一种金属元素，具有广泛的应用领域。

锗76作为其同位素之一，在各个领域也有着独特的应用。

二、锗76的物理性质锗76是一种放射性同位素，其半衰期约为1.78天，以β-衰变的形式分解为砷76。

它的原子核结构稳定，并且可以通过人工方式产生。

锗76的密度约为5.323克/立方厘米，熔点约为947摄氏度，沸点约为2830摄氏度。

锗76在常温下为固体状态。

三、医学领域中的锗76应用3.1 放射性示踪剂在医学诊断中，锗76常用作放射性示踪剂。

其放射性特性使得可以通过追踪探测锗76来研究人体内部的生物代谢过程。

例如，可以通过锗76示踪肿瘤病灶的分布和生长情况，从而指导医生制定治疗方案。

锗76示踪剂在癌症诊断和治疗中起到了重要作用。

3.2 放射治疗除了作为示踪剂外，锗76还可以应用于医学放射治疗中。

通过锗76的放射性衰变，可以释放出β-粒子和γ射线，用于治疗一些需要放射性损伤的疾病，如癌症。

放射治疗可以直接作用于肿瘤组织，达到杀灭癌细胞的效果。

锗76的放射性属性使得它在放射治疗中具有独特的优势。

四、工业领域中的锗76应用4.1 半导体材料锗是一种重要的半导体材料，而锗76在半导体产业中有着广泛的应用。

由于锗76具有稳定的原子核结构，可以用于配制高纯度的锗单晶材料。

锗单晶材料广泛应用于半导体器件的制造过程中，如晶体管、光电二极管等。

锗材料在半导体行业中发挥着重要的作用，而锗76的应用则增加了半导体材料的稳定性和可靠性。

4.2 核反应控制锗76也可以用于核反应控制领域。

通过利用锗76的放射性特性，可以监测和控制核反应的过程。

锗76在核反应控制中可以用作中子检测器，检测核反应中释放出的中子粒子。

通过测量锗76受激发后的放射性衰变，可以获得核反应过程中的中子能谱信息，从而实现对核反应过程的监测和控制。

锗金属概念

锗金属概念锗金属概念1. 什么是锗金属？•锗金属是一种重要的非铁金属元素，化学符号为Ge，原子序数为32。

•锗金属具有类似于硅和锡的特性，是一种有机半导体材料。

•锗金属是地壳中的稀有金属，其产量较少，主要用于半导体工业和光电子领域。

2. 锗金属的特性•物理特性：–锗金属是一种银灰色、有金属光泽的坚固材料。

–锗金属的密度为g/cm³，熔点为约937°C，沸点为约2830°C。

–锗金属是一种脆性材料，易于被碱金属和碱土金属腐蚀。

•化学特性：–锗金属具有良好的导电性和导热性，但比金属显示出更小的电子迁移率。

–锗金属还具有光敏性，可以转化为导电性较强的锗化学物质。

–锗金属在空气中较稳定，但可以被浓硝酸和浓硫酸腐蚀。

3. 锗金属的应用领域•半导体工业：–锗金属是半导体材料的重要组成部分，可以用于制造晶体管、二极管和其他电子元件。

–锗金属可以与硅一起使用，制造出具有更好性能的半导体材料。

•光电子领域：–锗金属是光学材料和红外探测器的关键材料，具有广泛的应用前景。

–锗金属可以用于制造红外透镜、红外窗口和其他光学元件。

•其他领域：–锗金属还可以用于制造太阳能电池、锗合金和半导体纳米结构材料等。

–锗金属的化合物也被广泛应用于荧光剂、防蚀剂和电子组件的生产中。

4. 锗金属市场前景•随着电子工业和光电子行业的快速发展，对锗金属的需求正在不断增加。

•锗金属在新能源、通信、医疗和国防等领域的广泛应用，进一步推动了市场的发展。

•锗金属市场前景广阔，但由于其产量较少，价格相对较高。

以上是有关锗金属概念及相关内容的简述。

锗金属作为一种重要的非铁金属元素，在半导体工业和光电子领域具有广泛的应用前景。

随着相关行业的快速发展，锗金属市场也呈现出良好的前景。

5. 锗金属的生产与供应•锗金属的主要产地包括中国、德国、美国、俄罗斯等国家。

•中国是全球最大的锗金属生产国，占据了全球锗金属总产量的大部分。

•锗金属主要通过矿石开采和冶炼的方式进行生产和提取。

锗知识

立志当早，存高远锗知识锗为银灰色金属，密度5.35 克，熔点937.4℃，沸点2830℃。

室温下，晶态锗性脆，可塑性很小。

锗的化学性质稳定，常温下锗在空气中不被氧化，但在加热时，锗能在氧气、氯气和溴蒸气中燃烧。

锗不与水作用，不溶于盐酸和稀硫酸，硝酸和热的浓硫酸能将金属锗氧化为二氧化锗，锗还溶于王水。

锗易溶于熔融的氢氧化钠或氢氧化钾，生成锗酸钠或锗酸钾。

在过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂存在下，锗能溶解在碱性溶液中，生成锗酸盐。

锗具有半导体性质，在高纯锗中掺入三价元素(如铟、镓、硼)、得到P 型锗半导体;掺入五价元素(如锑、砷、磷)，得到N 型锗半导体。

锗通常以分散状态存在于其他矿物中，独立的矿物很少。

可从含锗的氧化铅锌矿、闪锌矿和煤灰中回收锗。

锗的提取方法是首先将锗的富集物用浓盐酸氯化，制取四氯化锗，再用盐酸溶剂萃取法除去主要的杂质砷，然后经石英塔两次精馏提纯，再经高纯盐酸洗涤，可得到高纯四氯化锗，用高纯水使四氯化锗水解，得到高纯二氧化锗。

一些杂质会进入水解母液，所以水解过程也是提纯过程。

纯二氧化锗经烘干煅烧，在还原炉的石英管内用氢气于650-680℃还原得到金属锗。

锗在电子工业中的用途已逐渐被硅代替。

但由于锗的电子和空穴迁移率较硅高，在高速开关电路方面，锗比硅的性能好。

锗主要用来生产低功率半导体二极管三极管，锗在红外器件、γ辐射探测器方面有着新的用途，金属锗能让2-15 微米的红外线通过，又和玻璃一样易被抛光，能有效地抵制大气的腐蚀，可用以制造红外窗口、三棱镜和红外光学透镜材料。

锗还与铌形成化合物，用作超导材料。

用氧化锗制造的玻璃有较高的折射率和色散性能，可用于广角照像镜头和显微镜。

(考试范围)半导体物理学课后题答案

第一章习题1．设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量E c (k)和价带极大值附近能量E V (k)分别为：E C （K ）=0220122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V -=-+ 0m 。

试求：为电子惯性质量，nm a ak 314.0,1==π（1）禁带宽度;（2）导带底电子有效质量; （3）价带顶电子有效质量;（4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化解：（1）eVm k E k E E E k m dk E d k m kdk dE Ec k k m m m dk E d k k m k k m k V C g V V V c 64.012)0()43(0,060064338232430)(2320212102220202020222101202==-==<-===-==>=+===-+ 因此：取极大值处，所以又因为得价带：取极小值处，所以：在又因为：得：由导带：043222*83)2(1m dk E d mk k C nC===sN k k k p k p m dk E d mk k k k V nV/1095.7043)()()4(6)3(25104300222*11-===⨯=-=-=∆=-== 所以：准动量的定义：2. 晶格常数为0.25nm 的一维晶格，当外加102V/m ，107 V/m 的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。

解：根据：t k hqE f ∆∆== 得qEk t -∆=∆ sat sat 137192821911027.810106.1)0(1027.810106.1)0(----⨯=⨯⨯--=∆⨯=⨯⨯--=∆ππ半导体物理第2章习题5. 举例说明杂质补偿作用。

当半导体中同时存在施主和受主杂质时，若（1） N D >>N A因为受主能级低于施主能级，所以施主杂质的电子首先跃迁到N A 个受主能级上，还有N D -N A 个电子在施主能级上，杂质全部电离时，跃迁到导带中的导电电子的浓度为n= N D -N A 。

神秘元素锗的奇特属性与应用

神秘元素锗的奇特属性与应用锗（Ge）是位于周期表第14族的一种元素，原子序数为32，属于非金属元素，与碳和硅为同族元素。

锗在自然界中以硫铅矿和锗石的形式存在，但含锗矿石的分布相对较稀少。

锗的发现和应用领域一直充满神秘和兴趣。

本文将探讨锗的奇特属性以及它在各个领域的应用。

1. 锗的物理性质锗是一种银白色的晶体，在常温下呈现金属光泽，但其实是非金属元素。

它具有较高的熔点（约为938摄氏度）和较低的沸点（约为2830摄氏度）。

锗的密度为5.323克/立方厘米，具有良好的导电性和导热性。

2. 锗的化学性质锗是一种化学稳定的元素，不易与空气中的氧气和水反应。

但在高温和氧气的存在下，锗会被氧化，形成氧化锗（GeO2）。

锗可以与许多金属形成合金，提高金属的硬度和耐腐蚀性能。

锗还可以与氧、氮、硫等元素形成化合物，具有丰富的化学反应性。

3. 锗的奇特属性锗具有许多奇特的物理和化学属性。

首先，锗是一种半导体材料，具有电导率介于导体和绝缘体之间。

这使得锗在电子技术领域具有重要应用，例如在晶体管的制造中起着重要作用。

其次，锗具有较高的折射率和色散性，使其在光学领域有广泛的应用。

锗晶体可以用于制造红外透镜和光纤通信系统等光电器件。

此外，锗还具有较高的吸收γ射线的能力，因此在核工业中用于制造探测器，用于检测高能辐射。

4. 锗的应用领域锗作为一种稀有元素，在多个领域具有重要的应用价值。

首先，在电子工业中，锗是制造半导体晶片和太阳能电池的重要材料。

它的导电性和半导体性能使得它成为电子器件的理想材料之一。

其次，锗在光学和红外技术领域也有广泛的应用。

锗透镜和锗元件可以用于红外相机、红外成像系统和红外测温仪器等设备中。

此外，锗还可以应用于核工业领域。

由于其高吸收γ射线的特性，锗探测器广泛应用于核能检测和核辐射测量等领域。

5. 结语作为一种神秘而稀有的元素，锗具有许多奇特的属性和广泛的应用领域。

从电子技术到光学技术再到核工业，锗的发现和应用为科学技术的发展做出了重要贡献。

锗的相关知识

锗的相关知识锗germanium 元素符号Ge，银灰⾊脆性⾦属，也有⼈将锗归⼊半⾦属，光泽美丽。

在元素周期表中属ⅣA族,原⼦序数32,原⼦量72.59，⾦刚⽯型点阵,常见化合价为+4。

锗是晶体管中⾸先使⽤的半导体材料，对固体物理和固体电⼦学的发展起过重要作⽤。

1871年俄国⼈门捷列夫(Д.И.Μенделеев)根据周期律预⾔⾃然界存在⼀种厚⼦量为72的化学元素，性质和硅相似,称之为“类硅”。

188 6年德国⼈温克勒（C.A.Winkler）在分析硫银锗矿时发现和分离出这个元素,并以他的祖国Germany命名。

资源锗矿物主要有硫银锗矿（4Ag2S·GeS2）,含锗6～7％；⿊硫银锡矿[4Ag2S＋(Sn,Ge)S2],含锗1.8％；锗⽯（3Cu2S·FeS·2GeS2 资源）,含锗8～9％；硫锗铁铜矿(Cu,Fe)3(Fe,Ge,Zn,Sn)(S,As)4,含锗7.8％；但都很稀少。

锗通常以伴⽣状态存在于闪锌矿、某些铁矿及其他硫化矿物中。

闪锌矿含锗量约为 0.01～0.1％。

各种煤含锗在0.001～0.1％之间，低灰分煤（亮煤）中含锗较多。

锗是锌电解时最有害的杂质之⼀，当电解液中含锗超过 0.1毫克／升时，必须将锗除去。

现代⼯业⽣产的锗主要是铜、铅、锌冶炼的副产品（见重⾦属冶⾦资源的综合回收）。

70年代末世界上每年⽣产的锗约110吨(不包括废锗回收)。

1980年美国市场本征锗的价格约为784美元／公⽄。

⼆氧化锗为487美元／公⽄。

中国于1959年开始从含锗的氧化铅锌矿、闪锌矿和煤灰中回收锗，并进⾏⼯业⽣产。

性质和⽤途锗具有半导体性质。

在⾼纯⾦属锗中掺⼊三价元素如铟、镓、硼等,得到p型锗；掺⼊五价元素如锑、砷、磷等，得到n型性质和⽤途锗。

锗的禁带宽度 (300K)0.67电⼦伏,本征电阻率(27℃)47欧姆·厘⽶,电⼦迁移率3900±100厘⽶2/（伏·秒）,空⽳迁移率1900±50厘⽶2/（伏·秒）,电⼦扩散系数100厘⽶2/秒，空⽳扩散系数48.7厘⽶2/秒。

略谈锗煤矿中的金属元素

略谈锗煤矿中的金属元素锗是现代高科技产业重要的基础原材料，是发展半导体工业的战略性物资，随着社会科技的不断发展和经济的不断进步，锗将扮演越来越重要的角色。

然而我国锗的保有储量，却是已发现的168种矿产中资源短缺最严重的矿种。

一、锗（Ge）煤矿金属元素锗（Ge）相对原子质量72.59，是一种浅银灰色金属密度（25℃）为5.323g/cm3熔点937.4℃，沸点2830℃。

其晶体属立方晶系，具有金刚石晶格，所以质脆而硬。

锗在元素周期表中的位置正好处在金属与非金属之间，所以它虽然属于金属，但却有许多非金属的性质，在化学上也常常被称为“半金属”。

就导电的本领而言，它优于一般非金属，又劣于一般金属，这样它就成为“半导体”。

锗在室温条件下，在空气中十分稳定，不受氧、盐酸、氢氟酸和稀释的强碱所侵蚀，但能溶解于王水、浓硝酸或硫酸中，硝酸一氢氟酸混合液、焙融碱都能很快将锗溶解。

锗原子与4个有机碳原子联结的有机化合物称为有机锗烷。

有机锗化合物还有：有机锗卤（氧）化合物、有机锗氧醚、烃基锗有机醚配合物、含Ge-S键有机锗化合物、螺锗等。

众所周知，煤中富含芳环结构，如果能够找出一种不燃煤而直接从褐煤中提取锗的方法，不仅能大大减少锗的损失和避免环境污染，而且还可以进一步对提锗残煤进行处理，从中获得高附加值的有机化学品，从而实现对含锗褐煤的综合经济利用。

因此为了今后能尽快展开这项综合开发利用锗煤的工作，尽快实现该煤及其锗的经济价值，本论文对锗煤种金属元素的化学特性进行了分析研究，从而间接测定了煤样中金属元素含量。

二、金属元素化学特性分析金属元素是煤的重要组成部分，直接影响到煤的性质和煤的综合利用，因而受到高度重视。

煤中金属元素的分布可能成为煤成因和矿化元素来源的标志。

我们利用XRF即（X射线荧光光谱）定性及半定量的分析方法调查了该锗煤中金属元素的分布情况，并同地壳克拉克值及同一地区无锗煤进行对比以研究其富集特征。

（一）实验方法1.XRF定性及半定量的分析方法介绍。

锗的区熔提纯

锗的区熔提纯锗从矿石经过火（湿）法冶炼—蒸馏—还原等工序得到了金属锗，整个生产工艺都是采用化学方法来分离、提纯的。

在这些过程中，需要使用大量的其他物质（如焦炭、化学试剂等），受到这些物质纯度的影响，就不可能得到能够满足半导体、红外光学、航天等学科需要的纯度极高的金属锗。

因此必须借助物理提纯（物理冶金）方法进一步提纯。

1952年蒲凡（W . G . Pfann）开始提出区域熔化方法，用它来提纯锗材料，得到了极高纯度的锗材料（电阻率＞40Ω·㎝）。

现在区域熔化已成为提纯金属锗最普遍采用的方法。

实际上，任何物质只要能稳定地熔化，并且在液（熔）体与凝固的固体之间能显示出不同的杂质浓度都可以采用区域熔化作为提纯手段。

区熔提纯是利用分凝现象来分离杂质的。

正常凝固过程也有分凝作用。

最早普遍采用正常凝固法来提纯金属锗，而且还能控制生长出锗单晶。

区域熔化的重要用处：1.提纯金属、半导体、有机和无机的化学材料；2.区熔致匀（使一种欲掺入的杂质十分均匀地分布在整个单晶体中）；3.焊接和测量液体中的扩散率等。

§ 1分凝现象和分凝系数当将一块含有杂质的固体金属料，经熔化后再缓慢凝固，经过分析，则发现固体中各部分的杂质浓度是不相同的（间断还原锗锭），— 1 —这就是由分凝现象产生的结果。

原来杂质分布比较均匀的金属料（间断还原锗锭），经过熔化后，再由一端向另一端逐渐凝固，如下图，经检测就会发现，杂质分布不再均匀了，有的地方杂质多了，有的地方杂质少了（连续还原锗锭），这说明杂质得到了分离的效果。

如果把杂质浓度高的部分除去，便达到了提纯的效果。

分凝现象是二元系（或多元系）相平衡特性所产生的效果，当二元系处在固液两相平衡状态时，杂质的浓度在固相中和液相中是不同的。

若杂质（熔质）是升高熔剂（锗）的熔点，那么它在固液交接面上固相中的杂质浓度比液相中的杂质浓度大，如下图a所示。

反之，若杂质（熔质）降低熔剂（锗）的熔点，那么它在固液交接面上固相中的杂质浓度比液相中的杂质浓度小，如下图b所示。

半导体物理学-(第七版)-习题答案

3－7．（P 81）①在室温下，锗的有效状态密度Nc ＝1.05×1019cm －3，Nv ＝5.7×1018cm －3，试求锗的载流子有效质量m n *和m p *。

计算77k 时的Nc 和Nv 。

已知300k 时，Eg ＝0.67eV 。

77k 时Eg ＝0.76eV 。

求这两个温度时锗的本征载流子浓度。

②77k ，锗的电子浓度为1017cm －3，假定浓度为零，而Ec －E D ＝0.01eV,求锗中施主浓度N D 为多少？[解] ①室温下，T=300k （27℃）,k 0=1.380×10-23J/K ，h=6.625×10-34J·S，对于锗：Nc ＝1.05×1019cm －3，Nv=5.7×1018cm －3： ﹟求300k 时的Nc 和Nv ：根据（3－18）式：Kg T k Nc h m h T k m Nc n n 312332192340322*3230*100968.53001038.114.32)21005.1()10625.6(2)2()2(2---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=⇒⋅=ππ根据（3－23）式：Kg T k Nv h m h T k m Nv p p 312332182340322*3230*1039173.33001038.114.32)2107.5()10625.6(2)2()2(2---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=⇒⋅=ππ﹟求77k 时的Nc 和Nv ：19192323'233230*3230*'10365.11005.1)30077()'(;)'()2(2)'2(2⨯=⨯⨯===⋅⋅=c c n n c c N T T N T T h T k m h T k m N N ππ 同理：17182323'1041.7107.5)30077()'(⨯=⨯⨯==v vN T T N﹟求300k 时的n i ：1318190211096.1)052.067.0exp()107.51005.1()2exp()(⨯=-⨯⨯⨯=-=T k Eg NcNv n i 求77k 时的n i ：72319181902110094.1)771038.12106.176.0exp()107.51005.1()2exp()(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-=T k Eg NcNv n i ②77k 时，由（3－46）式得到：Ec －E D ＝0.01eV ＝0.01×1.6×10-19；T ＝77k ；k 0＝1.38×10-23；n 0＝1017；Nc ＝1.365×1019cm -3；；＝＝－16192231917200106.610365.12)]771038.12106.101.0ex p(10[2)]2ex p([⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=-Nc T k E Ec n N D D [毕] 3－8．（P 82）利用题7所给的Nc 和Nv 数值及Eg ＝0.67eV ，求温度为300k 和500k 时，含施主浓度N D ＝5×1015cm -3，受主浓度N A ＝2×109cm -3的锗中电子及空穴浓度为多少？ [解]1) T ＝300k 时，对于锗：N D ＝5×1015cm -3，N A ＝2×109cm -3：3130211096.1)2exp()(-⨯=-=cm Tk EgNcNv n i ； 159150105102105⨯≈⨯-⨯=-=A D N N n ；i n n >>0；1015213020107.7105)1096.1(⨯≈⨯⨯==n n p i ； 2）T ＝300k 时：eV T T Eg Eg 58132.023550050010774.47437.0)0()500(242≈+⨯⨯-=+⋅-=-βα；查图3-7(P 61)可得：16102.2⨯≈i n ，属于过渡区，162122010464.22]4)[()(⨯=+-+-=iA D A D n N N N N n ；1602010964.1p ⨯==n n i 。

太阳能电池原理与制造技术(周继承)第4章习题及其解答

第四章习题及其解答要点4.1当F E E -为1.5T k 0，4T k 0，10T k 0时，分别用费米分布函数和玻尔4.2计算硅在-78℃、27℃、300℃时的本征费米能级，假定它在禁带中线处合理吗？解：Si ：*01.08n m m =, *00.59p m m =对于本征费米能级,0324pC V i nm E E k T E ln m **+=+ 禁带中线处的能级为：2C VE E E +=则本征费米能级与禁带中线的能级差：03ln 4pnm k T E m **∆=当1195T K =时，0101030.59ln 0.0072()4 1.08k T m E eV m ∆==- 当1300T K =时, 0202030.59ln 0.012()4 1.08k T m E eV m ∆==- 当3573T K =时, 0303030.59ln 0.023()4 1.08k T m E eV m ∆==- 硅的禁带宽度约为1.1eV ，远大于1E ∆，2E ∆，3E ∆。

所以假设本征费米能级在禁带中间合理，特别是温度不太高的情况下。

4.3在室温下，锗的有效态密度319c cm 1005.1-⨯=N ，318v cm 109.3-⨯=N ，试求锗的载流子有效质量*n m 、*pm 。

计算77K 时的c N 和v N 。

已知300K 时，eV E 67.0g =。

77K 时eV E 76.0g =。

求这两个温度时锗的本征载流子浓度。

77K 时，锗的电子浓度为1017cm -3，假定受主浓度为零，而eV E E D 01.0c =-，求锗中施主浓度D N 为多少？解：1932531.0510 1.0510C N cm m --=⨯=⨯1832433.910 3.910V N cm m --=⨯=⨯① 根据()3/20322n Cm k T N hπ*=,()3/20322p Vm k T N hπ*=，得223310 5.11022C n N h m kg k T π*-⎡⎤==⨯⎢⎥⎣⎦， 223310 2.641022V p N h m kg k T π*-⎡⎤==⨯⎢⎥⎣⎦② 根据()3/20322n Cm k T N hπ*=，有()()3/21122=C C N T T N T T ⎛⎫⎪⎝⎭，同理()()3/21122=V V N T T N T T ⎛⎫ ⎪⎝⎭∴=77T k 时，252431.0510 1.3710()CC N N m -'==⨯=⨯，242333.910 5.0710()VV N N m -'==⨯=⨯，③()0122g E k Ti C V n N N e-=300T K =时，0.67g E eV =()0.671252419320.02621.0510 3.9101.6210()i n em --⨯=⨯⨯⨯=⨯=77T k 时，0.76g E eV =()1900.761.61012772423321.3710 5.07100.117()k i n em -⨯⨯-⨯-=⨯⨯⨯=④ 由已知，233010n m -= 又00C F E E k TC n N e--=,则有00E EC Fk TCn eN --= 同时有00000121212D F D C C FD C DDD DE E E E E E E E k Tk Tk TCN N N n n n eee N +--+-----====+++192300.011.61023232330 1.38107702410121012 1.6510()1.3710D CE Ek T D C n N n ee m N ---⨯⨯--⨯⨯⎛⎫⎛⎫ ⎪=+=+⨯=⨯ ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭4.4计算施主杂质浓度分别为1016cm -3、1018cm -3、1019cm -3的硅在室温下的费米能级，并假定杂质是全部电离。

金属锗的储量

金属锗的储量概述金属锗是一种重要的非铁金属，具有广泛的应用领域。

它在半导体工业、光电子技术、热电材料等方面发挥着重要作用。

本文将对金属锗的储量进行全面详细、完整且深入的介绍。

1. 金属锗的定义和特性1.1 定义金属锗（Germanium）是一种化学元素，原子序数为32，化学符号为Ge。

它是一种灰白色的晶体，具有类似于钻石结构的晶格。

1.2 特性•密度较大：金属锗的密度为5.323克/立方厘米，比水还要重。

•导电性强：金属锗是一种半导体材料，在适当条件下可以表现出良好的导电性。

•光学特性优异：金属锗对红外辐射具有高吸收率和低散射率，因此在红外光学器件中有广泛应用。

2. 金属锗的产地和储量分布2.1 主要产地目前，主要产锗国家包括中国、美国、俄罗斯、德国等。

其中，中国是全球最大的金属锗生产国。

2.2 中国金属锗的储量分布根据研究数据显示，中国金属锗的主要储量分布在以下几个地区： - 内蒙古自治区：内蒙古拥有丰富的金属锗资源，特别是呼伦贝尔市和兴安盟地区。

- 贵州省：贵州省是中国重要的金属锗生产基地，主要分布在毕节市和黔西南州。

- 江西省：江西省赣州市和宜春市也有一定数量的金属锗储量。

3. 金属锗资源开发现状3.1 开发历史早在20世纪50年代，中国就开始了金属锗资源的开发利用。

经过几十年的努力，中国已经成为全球最大的金属锗生产国。

3.2 开发技术目前，中国对于金属锗资源开采采用了多种技术手段，包括传统露天开采和新型地下采矿技术。

同时，在提高资源利用率方面也进行了一系列探索和创新。

3.3 开发现状中国金属锗资源的开发现状良好，产量稳定增长。

根据统计数据，中国金属锗的年产量已经超过全球总产量的60%以上。

4. 金属锗的应用领域4.1 半导体工业金属锗是制造半导体材料的重要原料，广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。

4.2 光电子技术由于金属锗对红外辐射具有高吸收率和低散射率的特性，因此在红外光学器件中有广泛应用。

半导体物理学(刘恩科)第七版_考题答案

区
ni ，属强电离
多数载流子浓度 p N A N D 2 1015 / cm 3 少数载流子浓度 n
ni 110 20 5 10 4 / cm 3 15 p0 2 10
2
总的杂质浓度 Ni N A N D 2 1016 / cm3 ，查图 4-14 （ a ）知，
第三章习题和答案
7. ①在室温下，锗的有效态密度 Nc=1.051019cm-3，NV=3.91018cm-3，试求锗的载流子有效质量 m*n m*p。计算 77K 时的 NC 和 NV。已知 300K 时， Eg=0.67eV。 77k
时 Eg=0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。②77K 时，锗的电子浓度为 1017cm-3 ，假定受主浓度为零，而 Ec-ED=0.01eV，求锗中施主浓度 ED 为多少？
解：在本征情况下， n p ni ,由 1 /
1 1 知 nqun pqu p ni q(un u p )
ni
1 1 2.29 1013 cm 3 19 q(un u p ) 47 1.602 10 (3900 1900 )
2. 试计算本征 Si 在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为 1350cm2/( V.S)和 500cm2/( V.S)。当掺入百万分之一的 As 后，设杂质全部电离，试计算其电导率。比本征 Si 的电导率增大了多少倍？解：300K 时， u n 1350 cm 2 /(V S ), u p 500 cm 2 /(V S ) ，查表 3-2 或图 3-7 可知，室温下 Si 的本征载流子浓度约为 ni 1.0 1010 cm 3 。本征情况下，

锗为银灰色晶体

锗为银灰色晶体，熔点937.4°C，沸点2830°C，密度5.35克/厘米³，硬度6～6.5，是一种稀有金属，重要的半导体材料，室温下晶体锗质脆；有明显的非金属性质。

锗，
益的微量元素，这些元素散发的启动波和人体细胞的启动波是同一种波动
状态，人体细胞随着从锗石散发出的波动产生共鸣和共振，使人体细胞组织更具活力，并促进血液循坏、增强新陈代谢、及进排除体内废物。

锗能使生活饮用水和自然水变成活性水，帮助人体提高免疫力。

锗石可入药，具有凉血止血，降逆止呕，清火平肝的效力，还可治高血压引起的头晕、目眩、耳鸣等症。

应变锗的结构参数

第二章应变Ge空穴能带结构参数本章基于弛豫 Ge 的物理特性，研究应变 Ge 的形成机制，并分析应变对 Ge能带结构引起的结果，对比应变Si和应变Ge的相同点与不同点。

应变 Ge 形成机理在元素周期表中，锗（Ge）正好位于金属和非金属之间。

在化学上，锗尽管是金属，但却具有许多跟非金属相类似的性质，所以它被称为“半金属”；在物理上，锗的导电能力比普通非金属强，但却弱于普通金属，所以它被称为“半导体”。

锗被称为“稀散金属”，并非因为它在地球上的含量很稀少，而是由于几乎没有比较集中的锗矿。

锗的主要用途是作为半导体工业的重要原料。

本章将从锗晶体的晶格结构、能带结构、有效质量、状态密度和状态密度有效质量这几方面分别讨论锗的半导体材料特性。

对于Si、Ge等这类半导体来说，它们每个原子与四个最近邻原子都会组成正四面体，所以当它们排成晶体时，其结构必定是以共价四面体为基础来构成的。

如图所示，C、Si、Ge晶格都是这种搭接结构，被称为金刚石结构。

从图中可以看出，Si、Ge这类金刚石结构是一种典型的复式格子，这种复式格子由两个相同的面心立方，沿着它们体对角线方向错开四分之一对角线的长度套构而成。

弛豫Ge的晶格常数是，Si的晶格常数为，由于Ge的晶格常数比Si大，所以Si和Ge能以任意比例形成Si1-xGex固溶体。

这种固溶体是合金，并不属于化合物，形成合金后的晶格常数也同样的遵从Vegard定则，如下式。

上式中的 x可在 0～1 之间任意取值，Si1-xGex固溶体通常被称为体Si1-xGex 或弛豫 Si1-xGex，Si和 Ge 等半导体的固体物理原胞与面心立方晶体的相同，它们都具有相同的基矢，因此也有相同的倒格子和布里渊区。

下图是 Ge 的第一布里渊区简图。

硅和锗等半导体都属于金刚石型结构，它们的固体物理原胞和面心立方晶体的相同，两者都有相同的基矢，所以它们有相同的倒格子和布里渊区。

图是Ge 的第一布里渊区简图，Γ为布里渊区中心，坐标为 1/a(0,0,0)；L 是布里渊区边沿与<111>轴的交点，坐标为1/a,,；X是布里渊区边沿与<100>轴的交点，坐标为 1/a(0,0,1)；K 是布里渊区边沿与<11>轴的交点，坐标为1/a(3/4,3/4,0)。

电气石锗含量

电气石锗含量介绍电气石锗是一种矿石，其主要成分是锗。

锗是一种重要的工业原料，广泛应用于电子、光电子、通信、太阳能等领域。

本文将全面探讨电气石锗含量的相关问题，包括锗的特性、锗的应用、锗的提取方法等。

锗的特性锗是一种类似于硅的半金属元素，具有许多独特的物理和化学性质。

以下是锗的主要特性： 1. 密度较大：锗的密度为5.32 g/cm³，比大多数金属都要轻。

2. 熔点较低：锗的熔点为947℃，较低的熔点使得锗可以在相对较低的温度下熔化。

3. 导电性：锗是一种半导体材料，具有较好的电导性能。

4. 光电特性：锗具有良好的光电特性，可用于太阳能电池等光电器件。

锗的应用由于锗的特殊性质，它在许多领域都有广泛的应用。

以下是锗的主要应用领域： 1. 电子工业：锗是制造半导体器件的重要原料，如二极管、晶体管等。

2. 光电子工业：锗可用于制造红外探测器、红外光学系统等光电器件。

3. 通信工业：锗可用于制造光纤通信器件，如光纤放大器、光纤耦合器等。

4. 太阳能工业：锗可用于制造太阳能电池，提高太阳能转换效率。

锗的提取方法锗的提取方法主要有以下几种： 1. 碳氧化法：将锗矿经过破碎、浸出等处理后，通过氧化、还原反应将锗转化为气态锗酸酐，再经过碳氧化反应将其还原为锗。

2. 氢氧化法：将锗矿经过破碎、浸出等处理后，通过氢氧化反应将锗转化为氢氧化物，再经过酸处理将其转化为锗。

3. 溶剂萃取法：利用有机溶剂与锗矿中的锗形成络合物，通过萃取和分离纯化锗。

锗的市场前景随着科技的不断发展，锗的需求量逐渐增加，锗市场前景广阔。

锗在电子工业、光电子工业、通信工业、太阳能工业等领域都有重要应用，这些行业的快速发展将推动锗市场的增长。

此外，随着新能源产业的兴起，对太阳能电池等锗相关产品的需求也将持续增加。

因此，锗产业具有良好的发展前景。

结论电气石锗含量是一个重要的研究课题，通过深入了解锗的特性、应用和提取方法，我们可以更好地利用电气石锗资源，推动锗产业的发展。