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鍺是一種罕見的銀色半導體金屬，用於紅外技術，光纖電纜和太陽能電池。
屬性
- 原子符號：Ge
- 原子序數：32
- 元素分類：準金屬
- 密度：5.323克/厘米3
- 熔點：1720.85°F（938.25°C）
- 沸點：5131°F（2833°C）
- 莫氏硬度：6.0
特點
從技術上講，鍺被分類為準金屬或半金屬。 具有金屬和非金屬屬性的一組元素之一。
在其金屬形式中，鍺是銀色的，硬而脆。
鍺的獨特特性包括對近紅外電磁輻射（波長在1600-1800納米之間）的透明度，高折射率和低光色散。
準金屬本質上也是半導體。
歷史
1869年，元素週期表之父Demitri Mendeleev預測元素32的存在，他命名為ekasilicon 。十七年後，化學家Clemens A. Winkler發現並分離了稀有礦物Argyrodite（Ag8GeS6）中的元素。 他在他的家鄉德國之後命名了這個元素。
在20世紀20年代，對鍺電性能的研究導致了高純度單晶鍺的發展。 第二次世界大戰期間，單晶鍺被用作微波雷達接收器中的整流二極管。
1947年12月，貝爾實驗室John Bardeen，Walter Brattain和William Shockley發明了晶體管後，第一個商業鍺應用就出現在戰後。
在接下來的幾年裡，含鍺晶體管開始進入電話交換設備，軍用電腦，助聽器和便攜式收音機。
但事情在1954年以後開始發生變化，但德州儀器的Gordon Teal發明了矽晶體管。 鍺晶體管在高溫下有失敗的趨勢，這可以用矽解決。
在Teal之前，沒有人能夠生產出純度足夠高的矽來代替鍺，但是1954年以後矽開始取代電子晶體管中的鍺，並且到了20世紀60年代中期，鍺晶體管幾乎不存在。
新的應用程序即將到來。 鍺在早期晶體管中的成功導致了更多的研究和實現了鍺的紅外特性。 最終，這導致了準金屬被用作紅外（IR）鏡頭和窗戶的關鍵部件。
20世紀70年代首次發射的航天飛行器太空探索任務依靠矽鍺（SiGe）光伏電池（PVC）產生的功率。 鍺基PVC對衛星業務仍然至關重要。
20世紀90年代的發展和擴張或光纖網絡導致對用於形成光纖玻璃芯的鍺的需求增加。
到2000年，高效PVC和發光二極管（LED）依賴於鍺基板已成為該元件的大消費者。
生產
像大多數次要金屬一樣，鍺是作為賤金屬精煉的副產品生產的，並且不作為主要材料開採。
鍺最常用閃鋅礦鋅礦生產，但也知道它是從粉煤灰（由煤電廠生產的）和一些銅礦石中提取的。
無論材料的來源如何，所有的鍺精礦首先使用氯化和蒸餾工藝進行純化，從而生成四氯化鍺（GeCl4）。 然後將四氯化鍺水解並乾燥，產生二氧化鍺（GeO2）。 然後用氫還原氧化物以形成鍺金屬粉末。
鍺粉在超過1720.85°F（938.25°C）的溫度下澆鑄成棒材。
區域精煉（熔化和冷卻過程）棒分離並除去雜質，並最終生成高純度鍺棒。 商業鍺金屬純度通常超過99.999％。
區域精製鍺可以進一步生長成晶體，將其切成薄片用於半導體和光學鏡頭。
美國地質調查局（USGS）估計2011年全球鍺產量約為120公噸（含鍺）。
據估計，全球每年鍺產量的30％是從廢舊材料中回收的，如退役的紅外鏡頭。 估計在IR系統中使用的鍺的60％現在被回收。
最大的鍺生產國由中國領導，2011年鍺全部生產三分之二。其他主要生產國包括加拿大，俄羅斯，美國和比利時。
主要的鍺生產商包括泰克資源有限公司 ，雲南臨滄鑫源鍺業有限公司，優美科和南京鍺業有限公司。
應用
根據美國地質調查局的資料，鍺的應用可分為5組（接下來是總消費量的大致百分比）：
- 紅外光學 - 30％
- 光纖 - 20％
- 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET） - 20％
- 電子和太陽能 - 15％
- 磷光體，冶金和有機 - 5％
鍺晶體生長並形成用於IR或熱成像光學系統的透鏡和窗口。 所有這些嚴重依賴軍事需求的系統中，大約一半包括鍺。
系統包括小型手持和武器安裝設備，以及空中，陸地和海上車載系統。 已經做出努力來擴大基於鍺的紅外系統的商業市場，例如高端汽車，但非軍事應用仍然僅佔需求的約12％。
使用四氯化鍺作為摻雜劑或添加劑來提高光纖線路的石英玻璃芯中的折射率。 通過摻入鍺，可以防止信號損失。
鍺的形式也被用於基質生產用於天基（衛星）和陸地發電的PVC。
鍺基板在也使用鎵，磷化銦和砷化鎵的多層系統中形成一層。 這種被稱為聚光光伏（CPV）的系統由於使用聚光透鏡，在將太陽光轉換為能量之前放大太陽光，所以這些系統具有高效率水平，但製造成本比晶體矽或銅 - 銦 - 鎵 - 二硒化物（CIGS）細胞。
每年大約17公噸的二氧化鍺被用作PET塑料生產中的聚合催化劑。 PET塑料主要用於食品，飲料和液體容器。
儘管在20世紀50年代它作為一個晶體管失敗了，但是鍺現在與一些手機和無線設備的晶體管組件中的矽串聯使用。 與硅基技術相比，SiGe晶體管具有更高的開關速度和更少的功耗。 SiGe芯片的一個最終用途應用是汽車安全系統。
電子產品中鍺的其他用途包括相位存儲器芯片，由於其節能優勢以及用於生產LED的基板，這些芯片正在取代許多電子設備中的閃存。
資料來源：
美國地質勘探局。 2010年礦物年鑑：鍺。 大衛E.古伯曼。
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
未成年人貿易協會（MMTA）。 鍺
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722博物館。 傑克沃德。
http://www.ck722museum.com/