眾所周知，鎵、鍺是半導(dǎo)體應(yīng)用中非常重要的材料。

鎵(Gallium)

鎵(Gallium)是戰(zhàn)略性礦產(chǎn)家族成員之一。它是灰藍(lán)色或銀白色的金屬，原子序數(shù)為31，元素符號(hào)Ga，原子量69.723。鎵的熔點(diǎn)很低，但沸點(diǎn)很高。純液態(tài)鎵有顯著的過冷的趨勢(shì)，在空氣中易氧化，形成氧化膜。

鎵的原子結(jié)構(gòu)包括31個(gè)質(zhì)子和電子，以及相應(yīng)數(shù)量的中子。在化學(xué)反應(yīng)中，鎵原子通常以三價(jià)態(tài)存在，即失去了三個(gè)電子形成Ga3+離子。

鎵的工業(yè)用途

制造半導(dǎo)體氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、鍺半導(dǎo)體摻雜元;純鎵及低熔合金可作核反應(yīng)的熱交換介質(zhì);高溫溫度計(jì)的填充料;有機(jī)反應(yīng)中作二酯化的催化劑。

鎵的工業(yè)應(yīng)用還很原始，盡管它獨(dú)特的性能可能會(huì)應(yīng)用于很多方面。液態(tài)鎵的寬溫度范圍以及它很低的蒸汽壓使它可以用于高溫溫度計(jì)和高溫壓力計(jì)。鎵化合物，尤其是砷化鎵在電子工業(yè)已經(jīng)引起了越來越多的注意。目前沒有能利用的精確的世界鎵產(chǎn)量數(shù)據(jù)，但是臨近地區(qū)的產(chǎn)量只有20噸/年。

鎵的使用領(lǐng)域

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)：鎵在半導(dǎo)體行業(yè)中扮演著重要的角色。它被用于制造高速電子器件、光電器件和太陽能電池。鎵基半導(dǎo)體材料，如鎵砷化物(GaAs)和氮化鎵(GaN)，具有優(yōu)異的電學(xué)性能和高溫特性，適用于高頻電子器件和高功率電子器件的制造。

LED照明：鎵化合物被廣泛用于制造LED(發(fā)光二極管)。鎵基LED具有高效能、長(zhǎng)壽命、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在室內(nèi)和室外照明、電子顯示器和汽車照明等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 合金制備：鎵可以與其他金屬形成合金，提高其特性和性能。例如，鎵合金用于制備低熔點(diǎn)合金，如鎵銦合金(常用于溫度計(jì))和鎵鉍合金(常用于火警裝置)。

鍺(Germanium)

鍺、錫和鉛在元素周期表中是同屬一族. 鍺(Germanium)是一種化學(xué)元素，元素符號(hào)Ge，原子序數(shù)32，原子量72.64，在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第IVA族。鍺單質(zhì)是一種灰白色準(zhǔn)金屬，有光澤，質(zhì)硬，屬于碳族，化學(xué)性質(zhì)與同族的錫與硅相近，不溶于水、鹽酸、稀苛性堿溶液，溶于王水、濃硝酸或硫酸，具有兩性，故溶于熔融的堿、過氧化堿、堿金屬硝酸鹽或碳酸鹽，在空氣中較穩(wěn)定。

鍺的原子結(jié)構(gòu)包括32個(gè)質(zhì)子和電子，以及相應(yīng)數(shù)量的中子。在化學(xué)反應(yīng)中，鍺原子通常以四價(jià)態(tài)存在，即共享或失去了四個(gè)電子形成Ge4+離子。

鍺的工業(yè)用途

鍺具備多方面的特殊性質(zhì)，在半導(dǎo)體、航空航天測(cè)控、核物理探測(cè)、光纖通訊、紅外光學(xué)、太陽能電池、化學(xué)催化劑、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛而重要的應(yīng)用，是一種重要的戰(zhàn)略資源。在電子工業(yè)中，在合金預(yù)處理中，在光學(xué)工業(yè)上，還可以作為催化劑。

高純度的鍺是半導(dǎo)體材料。從高純度的氧化鍺還原，再經(jīng)熔煉可提取而得。摻有微量特定雜質(zhì)的鍺單晶，可用于制各種晶體管、整流器及其他器件。鍺的化合物用于制造熒光板及各種高折光率的玻璃。

鍺單晶可作晶體管，是第一代晶體管材料。鍺材用于輻射探測(cè)器及熱電材料。高純鍺單晶具有高的折射系數(shù)，對(duì)紅外線透明，不透過可見光和紫外線，可作專透紅外光的鍺窗、棱鏡或透鏡。

20世紀(jì)初，鍺單質(zhì)曾用于治療貧血，之后成為最早應(yīng)用的半導(dǎo)體元素。單質(zhì)鍺的折射系數(shù)很高，只對(duì)紅外光透明，而對(duì)可見光和紫外光不透明，所以紅外夜視儀等軍用觀察儀采用純鍺制作透鏡。鍺和鈮的化合物是超導(dǎo)材料。二氧化鍺是聚合反應(yīng)的催化劑，含二氧化鍺的玻璃有較高的折射率和色散性能，可作廣角照相機(jī)和顯微鏡鏡頭，三氯化鍺還是新型光纖材料添加劑。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2013年以來光纖通信行業(yè)的發(fā)展、紅外光學(xué)在軍用、民用領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，太陽能電池在空間的使用，地面聚光高效率太陽能電站推廣，使得全球?qū)︽N的需求量在持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng)。

21世紀(jì)初期，全球光纖網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)尤其是北美和日本光纖市場(chǎng)的復(fù)蘇拉動(dòng)了光纖市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。全球光纖需求年增長(zhǎng)率已經(jīng)超過了20%。

鍺的使用領(lǐng)域

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)：鍺在半導(dǎo)體行業(yè)中是一種重要的材料。它被用于制造高速電子器件和光電器件，如高純度鍺晶片用于太陽能電池和紅外探測(cè)器的制造。

光纖通信：鍺光纖是一種用于光纖通信的重要材料。它具有較高的折射率和透明度，可用于制造高速通信中的光纖和光纖放大器。

光學(xué)應(yīng)用：由于鍺對(duì)紅外輻射的透過性，它被廣泛應(yīng)用于紅外光學(xué)系統(tǒng)和紅外成像技術(shù)。鍺透鏡和鍺窗口用于紅外傳感器、熱成像儀和紅外激光系統(tǒng)等領(lǐng)域。

化學(xué)催化劑：鍺化合物常用作催化劑，在化學(xué)工業(yè)中具有重要的應(yīng)用。鍺催化劑可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，并用于生產(chǎn)聚合物、制備有機(jī)化合物等。鎵和鍺作為稀有金屬元素，在高科技領(lǐng)域、電子行業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)等方面扮演著重要的角色。隨著科技的不斷進(jìn)步，對(duì)這兩種元素的需求也在不斷增長(zhǎng)。

審核編輯：劉清