जर्मेनियम के बारे में जानने

जर्मेनियम एक दुर्लभ, चांदी-रंगीन अर्धचालक धातु है जिसका उपयोग इन्फ्रारेड तकनीक, फाइबर ऑप्टिक केबल और सौर कोशिकाओं में किया जाता है।

गुण

• परमाणु प्रतीक: जीई
• परमाणु संख्या: 32
• तत्व श्रेणी: मेटलॉइड
• घनत्व: 5. 323 ग्रा / सेमी 3
• पिघलने बिंदु: 1720. 85 डिग्री फ़े (9 38 25 डिग्री सेल्सियस)
• उबलते बिंदु: 5131 डिग्री फेरनहाइट (2833 डिग्री सेल्सियस)
• मोह कठोरता: 6. 0

अभिलक्षण

तकनीकी रूप से, जर्मेनियम को मेटलॉइड या अर्ध धातु के रूप में वर्गीकृत किया गया है। तत्वों के एक समूह में जो धातुओं और गैर-धातु दोनों के गुण हैं

अपने धातु के रूप में, जर्मेनियम रंग, कड़ी मेहनत, और भंगुर में चांदी है।

जर्मेनियम की अनूठी विशेषताओं में अवरक्त विद्युत चुम्बकीय विकिरण (1600-1800 नैनोमीटर के बीच तरंग दैर्ध्य पर), इसकी उच्च अपवर्तक सूचकांक और इसकी कम ऑप्टिकल फैलाव के पास अपनी पारदर्शिता शामिल है।

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मेटलॉइड भी आंतरिक रूप से अर्धवार्षिक है

इतिहास

आवधिक सारणी के पिता, डेमेट्री मेंडेलीव ने तत्व संख्या 32 के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जिसने उन्होंने 1 99 9 में एकसिलिलॉन नामांकित किया। सत्रह साल बाद रसायनज्ञ क्लेमेन्स ए विंकलर की खोज की गई और पृथक दुर्लभ खनिज argyrodite (Ag8GeS6) से तत्व उन्होंने अपने देश, जर्मनी के बाद तत्व का नाम दिया। 1 9 20 के दशक के दौरान, जर्मेनियम के विद्युत गुणों में अनुसंधान के कारण उच्च शुद्धता, एकल-क्रिस्टल जर्मेनियम के विकास में हुई। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान एकल-क्रिस्टल जर्मेनियम को माइक्रोवेव रडार रिसीव में सुधार डायोड के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

1 9 47 में दिसंबर 1 9 9 में बेल लैब्स में जॉन बार्डिन, वाल्टर ब्रेटैन, और विलियम शॉकली द्वारा ट्रांजिस्टर के आविष्कार के बाद, जर्मेनियम के लिए पहला व्यावसायिक आवेदन युद्ध के बाद आया।

निम्नलिखित वर्षों में , जर्मेनियम युक्त ट्रांजिस्टर को टेलीफोन स्विचिंग उपकरण, सैन्य कंप्यूटर, सुनवाई एड्स और पोर्टेबल रेडियो में अपना रास्ता मिल गया।

हालाँकि 1954 के बाद हालात बदलने लगे, हालांकि, जब टेक्सास इंस्ट्रूमेंट के गॉर्डन टील ने एक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर का आविष्कार किया। जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के पास उच्च तापमान पर विफल रहने की प्रवृत्ति थी, एक समस्या जो सिलिकॉन के साथ हल हो सकती थी।

जब तक तार, कोई भी जर्मेनियम को बदलने के लिए उच्च पर्याप्त शुद्धता के साथ सिलिकॉन का उत्पादन करने में सक्षम नहीं था, लेकिन 1954 के बाद सिलिकॉन ने इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजिस्टर में जर्मेनियम की जगह लेनी शुरू कर दी, और 1 9 60 के मध्य तक, जर्मेनियम ट्रांजिस्टर वास्तव में अस्तित्वहीन थे।

नए आवेदन आने वाले थे। प्रारंभिक ट्रांजिस्टर में जर्मेनियम की सफलता के कारण अधिक शोध और जर्मेनियम के अवरक्त गुणों की पूर्ति हुई। अंततः, इसका परिणाम धातु के अवरक्त (आईआर) लेंस और खिड़कियों के मुख्य घटक के रूप में किया जाता था।

सिलिकॉन-जर्मेनियम (सिगा) फोटोवोल्टिक कोशिकाओं (पीवीसी) द्वारा निर्मित बिजली पर निर्भर 1970 के दशक में शुरू की गई पहली मल्लाह अंतरिक्ष अन्वेषण मिशन।जर्मेनियम आधारित पीवीसी अभी भी सैटेलाइट संचालन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

1 99 0 के दशक में विकास और विस्तार या फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क के कारण जर्मेनियम की मांग में वृद्धि हुई, जिसका उपयोग फाइबर ऑप्टिक केबल्स के ग्लास कोर के रूप में किया जाता है।

2000 तक, उच्च दक्षता वाले पीवीसी और प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) जर्मेनियम सबस्ट्रेट्स पर निर्भर होते तत्व के बड़े उपभोक्ता बन गए थे।

उत्पादन

सबसे छोटी धातुओं की तरह, जर्मेनियम को बेस मेटल रिफाइनिंग के उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित किया जाता है और इसे प्राथमिक सामग्री के रूप में खनन नहीं किया जाता है।

जर्मेनियम को सामान्यतः स्पेलैरेट जस्ता अयस्क से बनाया जाता है, लेकिन यह भी फ्लाई ऐश कोयला (कोयला बिजली संयंत्रों से उत्पादित) और कुछ तांबा अयस्कों से निकाला जाना जाता है।

सामग्री के स्रोत के बावजूद, सभी जर्मेनियम केंद्रित पहले क्लोरिनेशन और डिस्टिलेशन प्रक्रिया का उपयोग करके शुद्ध किया जाता है जो जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड (जीईएल 4) पैदा करता है। जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड तब जलोर्मियम डाइऑक्साइड (जीईओ 2) पैदा करने वाला हाइड्रोलाइज्ड और सूख जाता है। ऑर्क्साइड को जर्मेनियम मेटल पाउडर बनाने के लिए हाइड्रोजन से कम किया जाता है।

जर्मेनियम पाउडर को 1720 तक तापमान पर सलाखों में डाल दिया जाता है। 85 डिग्री फ (9 38. 25 डिग्री सेल्सियस)

जोन-रिफाइनिंग (पिघलने और शीतलन की प्रक्रिया) बार अलग हो जाते हैं और दोष हटा देते हैं और अंत में, उच्च शुद्धता जर्मेनियम बार पैदा करती है। वाणिज्यिक जर्मेनियम धातु अक्सर 99 से अधिक है। 99 9% शुद्ध।

जोन-परिष्कृत जर्मेनियम आगे क्रिस्टल में उगाया जा सकता है, जो अर्धचालक और ऑप्टिकल लेंस में उपयोग के लिए पतले टुकड़ों में कटे हुए हैं।

जर्मेनियम के वैश्विक उत्पादन का अनुमान अमेरिका के भूगर्भीय सर्वेक्षण (यूएसजीएस) द्वारा 2011 में लगभग 120 मीट्रिक टन होने का अनुमान था (निहित जर्मेनियम)।

दुनिया के वार्षिक जर्मेनियम उत्पादन का अनुमानित 30% स्क्रैप सामग्री से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है, जैसे सेवानिवृत्त आईआर लेंस। आईआर सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले अनुमानित 60% जर्मेनियम को अब पुनर्नवीनीकरण किया गया है।

सबसे बड़ा जर्मेनियम उत्पादक देशों का नेतृत्व चीन की है, जहां 2011 में सभी जर्मेनियम का दो-तिहाई उत्पादन हुआ था। अन्य प्रमुख उत्पादक देशों में कनाडा, रूस, संयुक्त राज्य अमेरिका और बेल्जियम शामिल हैं।

प्रमुख जर्मेनियम उत्पादकों में टेक प्रसंस्करण लिमिटेड, युनान लिनकांग Xinyuan जर्मेनियम औद्योगिक कं, उमिकोर और नानजिंग जर्मेनियम कंपनी शामिल हैं

एप्लीकेशन

यूएसजीएस के अनुसार, जर्मेनियम अनुप्रयोगों को 5 समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है (एक कुल खपत का अनुमानित प्रतिशत):

आईआर ऑप्टिक्स - 30%

1. फाइबर ऑप्टिक्स - 20%
2. पॉलीथीन टेरेफाथलेट (पीईटी) - 20%
3. इलेक्ट्रॉनिक और सौर - 15%
4. फास्फर्स, धातु विज्ञान और कार्बनिक - 5%
5. जर्मेनियम क्रिस्टल उग चुके हैं और आईआर या थर्मल इमेजिंग ऑप्टिकल सिस्टम के लिए लेंस और विंडो में बनते हैं। ऐसी सभी प्रणालियों में से लगभग आधे, जो सैन्य मांग पर भारी निर्भर हैं, में जर्मेनियम शामिल हैं।

सिस्टम में छोटे हाथ से पकड़े गए और हथियार-माउंटेड डिवाइस, साथ ही साथ वायु, भूमि और समुद्री आधारित वाहन-माउंटेड सिस्टम शामिल हैं। जर्मेनियम-आधारित आईआर सिस्टम, जैसे उच्च अंत वाली कारों के लिए वाणिज्यिक बाजार में वृद्धि करने के लिए प्रयास किए गए हैं, लेकिन गैर-मज़दूर अनुप्रयोग अभी भी केवल 12% मांग के लिए खाते हैं

फाइबर ऑप्टिक लाइनों के सिलिका ग्लास कोर में अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाने के लिए - जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड को एक डोपेंट या योजक के रूप में प्रयोग किया जाता है। जर्मेनियम को शामिल करके, संकेत हानि को रोका जा सकता है रोका जा सकता है।

जर्मेनियम के रूपों को अंतरिक्ष-आधारित (उपग्रहों) और स्थलीय विद्युत उत्पादन दोनों के लिए पीवीसी तैयार करने के लिए substrates में भी उपयोग किया जाता है।

जर्मेनियम सबस्ट्रेट्स बहुस्तरीय प्रणालियों में एक परत बनती है जो गैलियम, ईण्डीयुम फोस्फाइड और गैलियम आर्सेनाइड का भी उपयोग करती हैं। ध्यान देने योग्य लेंस के उपयोग के कारण इनका सिस्टम, केंद्रित फोटोवोल्टाइक्स (सीपीवी) के रूप में जाना जाता है, जो ऊर्जा में परिवर्तित होने से पहले सौर प्रकाश को बढ़ाना है, उच्च दक्षता के स्तर पर हैं लेकिन क्रिस्टलीय सिलिकॉन या तांबे-ईण्डीयुम-गैलियम- डिजेलिडेड (सीआईजीएस) कोशिकाएं

जर्मेनियम डाइऑक्साइड के लगभग 17 मीट्रिक टन पीईटी प्लास्टिक के उत्पादन में हर साल पॉलिमराइजेशन उत्प्रेरक के रूप में प्रयोग किया जाता है। पीईटी प्लास्टिक का मुख्य रूप से भोजन, पेय पदार्थ और तरल कंटेनरों में प्रयोग किया जाता है।

1 9 50 के दशक में ट्रांजिस्टर के रूप में विफलता के बावजूद, जर्मेनियम का उपयोग अब कुछ सेल फोन और वायरलेस उपकरणों के ट्रांजिस्टर घटकों में सिलिकॉन के साथ मिलकर किया जाता है। सिग ट्रांजिस्टर की गति अधिक है और सिलिकॉन-आधारित तकनीक की तुलना में कम बिजली का इस्तेमाल होता है। सीजी चिप्स के लिए एक अंत-उपयोग के आवेदन मोटर वाहन सुरक्षा प्रणालियों में है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में जर्मेनियम के लिए अन्य उपयोग चरण मेमोरी चिप में शामिल हैं, जो ऊर्जा बचत के लाभ के कारण कई इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में फ्लैश मेमोरी की जगह ले रहे हैं, साथ ही साथ एलईड के उत्पादन में उपयोग किए गए सबस्ट्रेट्स में।

सूत्रों का कहना है:

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