元素性质与其应用之间的关系——以锗元素为例

锗元素1886年被发现于德国,随后其性质成为元素周期律的重要证据之一。经过早期开发之后,锗元素在半导体领域找到了它的主要应用方向,并且一度成为核心元素之一。但在上世纪中叶之后,由于半导体元件需求量的激增和锗元素自身储量的匮乏,锗逐渐让位于硅。锗的发现和利用史有助于深入理解化学元素开发和利用的一般规律。     

锗

1886年德国化学家Winkler对硫银锗矿进行金分析时发现了锗,为了纪念他的祖国(Germany),命名这一新元素为Germanium。他填补了俄国化学家门捷列夫在发表周期表学说时,曾预言第Ⅳ族有一个“类硅”元素的空白,使得这一发现成为极重要的科学事件。一百多年来,人们对锗及其化合物的研究做了大量工作。本世纪六十年代,日本学者研究微量元素锗的生理功能时,发现锗具有多种生物活性     

硅及其化合物知识要点归纳

一、硅元素概况硅族元素位于元素周期表的第ⅣA族,与碳、锗、锡、铅等元素组成碳族.最外层电子数4个,硅主要化合价为+4价,不存在+2价,在自然界中不存在游离态.硅单质虽然是非金属,但却貌似金属(为灰黑色固体),具有半导体性质.二、硅及其化合物的特性1.碳族元素的主要化合价有+2、+4,而硅通常为+4价,不存在+2价.2.非金属单质一般为非导体,但硅却为典型的半导体.     

德研制成锗晶体管

德国埃森大学和汉诺威大学2月12日宣布联合研制成锗晶体管,电子在其中的运动速度是在硅晶体管中的2～3倍。这种晶体管不仅在速度方面创造了新的世界纪录,还可能成为未来高速计算机的核。G部件。硅半导体晶体管是当前集成电路的基础,但电子在硅晶体管中的移动速度较慢,特别是随着芯片和晶体管的JJ、型化,电子在硅半导体中的移动速度几乎达到极限。科学家指出,在目前阶段,指甲大,J、的芯片包含了数百万个晶体管,电子在晶体管中的运动速度稍有提高,就能大幅提高整个芯片运算和存储的速度。电子在锗半导体中的运动速度比在硅半导体…     

太阳能光伏打电池离我们还有多远

相对于日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。通过对植物光合作用的发现和持续研究，人们从大自然学到了许多利用太阳能的化学途径，但是实现光合作用的工业化生产技术，至今仍然相当遥远。１８３９年ＥｄｍｏｎｄＢｅｃｑｕｅｒｅｌ所发现的光伏打（ＰＶ）现象在很长一段时间里没有得到应用，直到２０世纪５０年代后期，因为有了半导体硅和由硅制成的硅光电二极管，以光伏打现象为基础的硅光电池很快地在远距离通讯设备和人造卫星中得到应用。１９７３年的能源危机事件使人们开始重视化石燃料濒临枯竭的现实，为此…     

元素家族添新丁

化学元素周期表是1869年俄国科学家门捷列夫首创的,他将当时已知的63种元素依原子量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一行,这就是元素周期表的雏形。表中一横行称为一个周期,一列称为一个族。利用周期表,门捷列夫成功预测了当时尚未发现的元素特性(镓、钪、锗)。     

元素发现史话(连载) 第十回 莱姆塞发现惰性元素 周期表面临重大考验

话说门捷列夫1871年预言了“类铝”“类硼”“类硅”三个未知元素的性质,布瓦博德朗、尼尔森、文克勒先后发现镓、钪和锗以后,门捷列夫的预言得到了证实。全世界的化学家欢呼雀跃,公认元素周期律是化学领域内最重要的基本定律。但科学的发展从来都不是一帆风顺的,有时就像恶作剧一样,故意出来作弄人。这不,又一个新元素被发现了,可是元素周期表上已经排满,没有“位子”了。由此,引发了一场“周期表是不是有了问题”的大风     

低温锗量子点缓冲层技术生长硅锗弛豫衬底研究

为了提高生长在硅衬底上的硅锗弛豫衬底的质量,提出了低温锗量子点缓冲层技术,分析了该技术在应变弛豫的促进,表面形貌的改善,位错密度的降低等方面的作用机理。基于低温锗量子点缓冲层技术,利用超高真空化学气相淀积系统,在硅衬底上生长出高质量的硅锗弛豫衬底。锗组份为0.28,厚度不足380 nm的硅锗弛豫衬底,应变弛豫度达到99%,表面没有Cross-hatch形貌,表面粗糙度小于2 nm,位错密度低于105 cm-2。     

纳米管制备新方法

纳米管有着令人惊异的强度，并且还可以导电，这使得纳米管成为绝大多数纳米技术的重要部分。现在，科学家们有了一种直接在硅芯片上制作纳米管的简易方法。当一层半导体薄膜脱离它的衬底得到自由后，这个薄膜会卷曲成小圆筒，就像除夕之夜人们吹的可伸缩的小喇叭。这一异常简单的技术的发现可能会加速微型分子管线、电缆和纳米构件的开发。 传统的纳米管制作方法是在两个石墨电极间突然放电。这是一种效率较高的方法，但是产生的散乱混杂的纳米管却很难被放置到人们所希望的地方。当科学家们将锗半导体薄膜沉积在硅衬底表面时，这两个晶体因晶格不相配而产生的应力会造成晶格中的缺陷，从而导致器件性能降低。 然而德国的两位科学家Oliver Schmidt和Karl Eberl却利用了这种位错应力，将薄膜从衬底的表面剥落，利用这种应力将硅－锗薄层卷起。通过改变薄层的化学组分，他们甚至可以在几纳米到一毫米的范围内调节纳米管的直径。 Ernst说：“这个有创造性的、天才的想法的诞生仅仅是因为我们改变了看待事物的方式。"Schmidt和Eberl认为他们的半导体管有很多潜在的应用，比如分子机器中的结构部件、局部医疗应用中的管道，以及任何人们可能想出的其它用途。     

高考化学元素推断题的"突破口"

纵观2008年全国各地高考化学试题,我们发现无机框图题已悄然被元素推断题所替代,成为高考化学的“热点”,试题由知识立意向能力立意转变。我们知道物质是由元素组成的,高考II卷中元素推断题不但是连接元素及其化合物、物质结构、化学键、元素周期律等众多化学知识点的桥梁,而且是对同学们化学综合能力和化学素养进行全面考查的一种最好形式。下面我们以2008年全国各地高考化学试题为例,归纳分析出元素推断题的复习应考策略。     

用锗三极管制作光敏电阻和热敏电阻

高中《物理》第二册(必修加选修)第十四章“恒定电流”中的“半导体的应用”一节中讲到：“有的半导体，在温度升高时电阻减小得非常迅速，利用这种材料可以制成体积很小的热敏电阻，”“有的半导体，在光照下电阻大大减小．利用这种材料可以制成体积很小的光敏电阻．”笔者在实验中发现，半导体材料锗既具有热敏特性又具有光敏特性，因而选用了锗半导体三极管，再做少许加工，即可演示半导体材料锗的热敏特性和光敏特性，且效果较好．下面对此作一介绍．     

有机晶体管--从丑闻中获得成功

硅是迄今为止应用最广泛的半导体材料,大多数电路都是用硅制成的.有什么材料可以代替它吗?有机材料大都具有良好的柔韧性,而且加工成本也比较低廉,科学家一直希望能够发现具有半导体特性的有机晶体,并用它取代硅制造电子器件.20世纪90年代末,贝尔实验室(1947年第一个硅晶体管就是在这里诞生的)的几个研究人员开始对这一课题进行研究.     

硅锗合金的热学性质

硅锗合金是一种无限互溶的固溶体,它可以通过精确改变组分的含量来获得.国内外对硅锗材料在微光电子的研究已有报道,但对其热学性质的研究还很少.文章通过介绍了组分、载流子的浓度以及声子对硅锗合金热导率的影响,突出了温度和比热容对硅锗合金热导率的影响函数关系.     

世界近、现代的化学家(二)

(1)波义尔(R.Boyle.1627—1691年)英国化学家。他首次提出了元素是一种基质并可与其它元素结合形成“化合物”的理论。是他最先将化学确定为科学并开拓了分析化学的研究.(2)普里斯特利(J.Priestley.1733—1804年)英国化学家。1722年,他发现了氧化氮.1744年,他又成功地用聚光镜对汞的氧化物进行加热分解,导致了氧气助燃性的发现,其后,写成《各种气体的试验与观察》一书。(3)道尔顿(J.Dalton,1766—1844年)英国化学家。1801年,他发现了“气体分压力定律”.1803年,他写出了第一张原子当量表。同年,他又在《关于水及其它液体对气体的吸收作     

化合物半导体材料的现状

化合物半导体材料的现状ＩｎＰ、ＧａＡｓ等单晶材料是继硅（ｓｉ）、锗（Ｇｅ）之后的重要的化合物半导体材料，它们既可以用来制造光电子器件，也可以用来制备微电子器件，因此在高技术发展领域中占有相当重要的地位，普遍受到世界各国的重视。从日本的新一届化合物半导...     

释放思想 敢想敢作

硅大竹中学校党支部号召同学向尖端科学进军后,五九高四班赓即成立了“尖端科学研究小祖”,经十天左右奋战,已制成半导体元素——硅.硅和铟的合金可制成半导体收音机和光电池,对     

锗基底的红外增透膜的研究

类金刚石薄膜因其优异的物理化学性能而具有广泛的应用,本文结合于锗在红外光学应用所具有不足,采用化学气相沉积方法,在锗基底表面制备类金刚石膜作为红外增透膜。对制备的样品进行傅立叶红外光谱和红外透射光谱进行测试,测试结果袁明,类金刚石膜是锗基底的理想的红外增透膜。     

王者“硅”来——硅元素及其化合物应用介绍

硅及其化合物对人类的生活、生产和经济发展有着非常重要的影响.在高中化学课程中,硅及其化合物是元素化学的重要内容.为了能给中学教师在选择与组织教学素材时提供一些借鉴,结合实例介绍了硅单质以及二氧化硅、硅酸盐、有机硅等硅的化合物在生活和生产中的重要应用.     

'98高考化学第30题浅析

原题:BGO 是我国研制的一种闪烁晶体材料,曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验,它是锗酸铋的简称。若知:①在 BGO 中,锗处于最高价态,②在 BGO 中,铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同,在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构,③BGO 可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所     

半导体材料物理专家 中国科学院院士秦国刚

秦国刚 北京大学物理学院教授,半导体材料物理专家;1956年北京大学物理系毕业,1961年该系研究生毕业。 秦教授和他的研究组在半导体杂质与缺陷和多孔硅