1. Giécmani
Kết quả điều chế hoá học nguyên liệu ban đầu cho ta tetraclorua giécmani, tiếp tục điều chế thành điôxyt giécmani (GeO2) dưới dạng bột trắng. Điôxyt giécmani được khử trong lò hydro ở nhiệt độ 650 đến 7000C thành giécmani ở dạng bột xám.
Trong nhiều trường hợp giécmani đươch điều chế trực tiếp từ GeCl4 bằng cách phân tích hợp chất này ở nhiệt độ cao hơn kẽm. Bột giécmani được rửa trong dung dịch axit và đúc thành thỏi. Giécmani thỏi dùng làm nguyên liệu để điều chế giécmani đặc biệt tinh khiết bằng phương pháp kéo nóng chảy.
Để sản xuất dụng cụ bán dẫn, giécmani được cắt thành miếng mỏng, bề mặt của các phiến được tẩy rửa để loại trừ các khuyết tật lúc gia công. Có các tính chất như bảng:
Thông số Đơn vị đo Giécmani Silic
Trọng lượng nguyên tử – 72,6 28,08
Thể tích nguyên tử – 13,5 11,7
Thông số mạng A0 5,66 5,42
Khối lượng nguyên tử ở 200C g/cm3 5,3 2,3 Hệ số nhiệt độ dãn nở dài (0–1000C) 1/độ 6.10-6 4,2.10-6
Nhiệt dẫn riêng W/cm.độ 0,55 0,8
Nhiệt dung riêng (0 – 1000C) J/kg.độ 333 710
Nhiệt độ nóng chảy 0C 936 1414
Nhiệt lượng nóng chảy J/mol 3,04.103 46,3.103 Hệ số sức căng bề mặt (ở nhiệt độ
nóng chảy) Din/cm 600 720
Điện trở suất riêng ở 200C Ωcm 68 200000
Nồng độ riêng các hạt dẫn cơ bản cm-3 2,5.1013 1010
Bề rộng vùng cấm eV 0,72 1,12
Độ linh động của điện tử Cm2/V.s 3960 1400
Công thoát điện tử eV 4,8 4,3
Thế iôn hoá sơ cấp V 8,1 8,14
Hằng số điện môi - 16 12,5
Sức nhiệt động đối với phiến ở 1000C mV 33,9 41,6
Điện dẫn suất của giécmani phụ thuộc vào nhiệt độ ứng với các loại tạp chất asen khác nhau. Ngoài ra khi nồng độ tạp chất lớn thì sẽ có bán thoái hoá. Sự phụ thuộc của quang điện dẫn vào bước sóng của Ge, quang điện dẫn lớn nhất đạt được ở bước sóng 1,3 –1,5 ìm trong vùng tia hồng ngoại, khi bước sóng lớn năng lượng lượng tử không đủ để kích thích quang điện dẫn và Ge cho dải sóng điện từ này đi qua hoàn toàn.
Ge được dùng để sản xuất chỉnh lưu dòng điện xoay chiều với các công suất khác nhau, các loại tranzito mặt và điểm. Ge còn dùng để chế ra bộ cảm biến sức điện động Holl và các hiệu ứng từ điện để đo cường độ từ trường, dòng điện, công suất, nhân đôi đại lượng trong các dụng cụ tính toán kỹ thuật.
Do các tính chất quang của Ge cho phép dùng nó làm tranzito quang, điện trở quang, thấu kính quang mạnh (đối với tia hồng ngoại), các bộ lọc quang học, điều biến ánh sáng và sóng vô tuyến ngắn
Khoảng nhiệt độ làm việc của các dụng cụ Ge từ –600C đến + 700C. Khi nhiệt độ tăng dần giới hạn trên thì dòng điện thuậnchiều trong điốt tang lên 2 lần, dòng điện ngược chiều tăng 3 lần. Khi làm lạnh đến –600C được dòng điện thuận chiều 70 – 75%. Dụng cụ Ge cần được bảo vệ chống ẩm của không khí.
2. Silic
Silíc thường được điều chế bằng cách khử têtraclorua silic bằng hơi kẽm (SiCl4 là chất lỏng bay hơi mạnh) ở nhiệt độ 10000C trong môi trường kín. Quá trình gia công tiếp theo silic giống như Ge, nhưng gặp nhiều khó khăn hơn vì nhiệt độ nóng chảy của Si cao hơn nhiều Ge gần với nhiệt độ hoá mềm của thuỷ tinh thạch anh. Ngoài ra, Si gây phản ứng với các bon.
Điện dẫn của Si cũng như Ge phụ thuộc rất nhiều vào tạp chất trong nó.
Silic được dùng để sản xuất dụng cụ bán dẫn tương tự như Ge: điốt, triốt, tế bào quang có lớp chắn, cảm biến hiệu ứng Holl…giới hạn nhiệt độ làm việc của các dụng cụ đo dùng Si là 120 – 2000C hoặc cao hơn nhiều so với Ge.
3. Selen
Selen là nguyên tố ở nhóm VI trong bảng tuần hoàn Menđêlêép được điều chế trong các nhà máy sản xuất axít sunfuric khi làm sạch đồng bằng điện phân. Selen có các dạng khác nhau: vô định, tinh thể, màu sắc khác nhau…
Selen có màu xám, cấu tạo tinh thể 6 cạnh, có tính chất như bảng. Điện trở suất của selen dao động trong phạm vi rất rộng, nó phụ thuộc vào loại nồng độ tạp chất, nhiệt độ và độ chiếu sáng.
Tính chất Đơn vị đo Trị số Ghi chú
Khối lượng riêng g/cm3 4,8 Ở 200C
Độ cứng - 2 Theo thang đo khoán
Nhiệt độ nóng chảy 0C 217-220
Hệ số nhiệt độ dãn nở dài 1/độ 50.10-6 Trongkhoảng từ 20 – 1000C
Nhiệt dung riêng J/g.độ 0,33 Trongkhoảng từ 15 – 2170C
Nhiệt dẫn riêng W/cm.độ 0,004
Nhiệt nóng chảy J/g 64,2
Nhiệt bay hơi // 881
Nhiệt độ sôi 0C 680-690 Theo các số liệu
nghiên cứu khác nhau
Hệ số sức căng bề mặt Din/cm 105,3 Ở2200C
Điện trở suất Ω.cm 102-1013 Phụ thuộc vào dạng tạp chất Hệ số nhiệt điện trở suất 1/độ -0,003-
0,03 Ở20
0C
Bề rộng vùng cấm eV 1,7-1,9
Độ linh hoạt lỗ trống Cm2/v.giây 0,2
Độ linh hoạt điện tử // 5.10-3
Nồng độ lỗ trống cm-3 3.1014
Thế iôn hoá sơ cấp V 9,75
Nồng độ các tạp chất halôgen (clo, brôm, iốt) nhỏ hoan 5.10-4% tính theo trọng lượng thì làm giảm điện trở suất của selen, nhưng nếu tiếp tục tăng thì điện trở suất sẽ tăng. Các tạp chất telua, thuỷ ngân và một loạt kim loại khác làm tăng điện trở selen.
Selen được dùng để sản xuất chỉnh lưu các loại và tế bào quang điện có lớp chắn.