DE953792C - Verfahren zur Gewinnung von Germaniumtetrachlorid - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Germaniumtetrachlorid

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DE953792C
DE953792C DEI8751A DEI0008751A DE953792C DE 953792 C DE953792 C DE 953792C DE I8751 A DEI8751 A DE I8751A DE I0008751 A DEI0008751 A DE I0008751A DE 953792 C DE953792 C DE 953792C
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Germany
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germanium
tetrachloride
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hydrogen chloride
chloride gas
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Expired
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DEI8751A
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Andre Robert Gobat
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International Standard Electric Corp
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International Standard Electric Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G17/00Compounds of germanium
    • C01G17/04Halides of germanium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Germaräumtetrachlorid Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Germanvumtetrachlorid, insbesondere auf die Umwandlung von Germaniumdioxyd in Germaniumtetrachlorid.
  • Der Verwendung von Germanium als Halbleiter in der Elektrotechnik kommt von Tag zu Tag größere Bedeutung zu. Es wird beispielsweise in Kristalldioden und Kristalltrioden verwendet. Infolge des beschränkten Vorkommens von Germanium in der Erdkruste sind rationelle Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung von besonderer Bedeutung. Besonders ist die rationelle Wiedergewinnung von Germanium aus Abfall wichtig; da bei der Verarbeitungstechnik, wie sie für Germaniumdioden und -trioden verwendet Wird,- das Abfallmaterial ungefähr bis go% des in den rozeß. eingeführten Germaniums enthalten kann. Es ist daher ein ökonomischer; schneller und ergiebiger Prozeß für .die Gewinnung von Germanium, das auf andere Weise verlorengehen würde, von-besonderer - Bedeutung für eine billige Herstellung von Germanium enthaltenden Halbleitergeräten.
  • Die Gewinnung von Germanium aus seinen Erzen und die Umwandlung von Germaniumdioxyd ist bereits seit 70 Jahren bekannt. Es ist ferner bekannt; bei Umwandlungen von Germanium bzw. Germaniumdioxyd Chlorwasserstoffgas. zu verwenden. So hat man beispielsweise schon-durch Überleiten von Chlorwasserstofgas über. - schwa#cl erhitztes, pulverförmiges Metall Germaniumchloroform gewonnen. Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung von , Germanium spektroskopischer Reinheit beschrieben worden; bei dem Germaniumdioxyd in konzentrierter, wäßriger Salzsäure aufgelöst und das Germaniumtetrachlorid davon abdestilliert wird. Hierzu läßt man Chlorwasserstoffgas durch- die Lösung perlen, während die Lösung selbst am - Rückflüßkühler zurückgewonnen wird. Das hat den Zweck, Arsen am Überdestillieren mit dem Germani.umtetrachlorid zu hindern. Diebes wird dann zu Germaniumdioxyd hydrolysiert und zu metallischem Germanium reduziert.
  • Dieses Verfahren zur Umwandlung von Germaniumdioxyd in Germaniumtetrachlorid hat einige Nachteile. Da während des Destillationsprozesses eine Tendenz zu starkem Schäumen besteht, k6nnen nur begrenzte Mengen von Dioxyd verarbeitet werden, und es müssen außerordentlich große Apparaturen für das Verfahren verwendet werden. Das Verfahren ist daher auf das Laboratorium beschränktund ungeeignet für die Massenproduktion. Weiterhin verhindern die Verunreinigungen, die denn -Abfallmaterial anhaften, bei der Wiedergewinnung des Germaniums die Gewinnung eines genügend reinen Produktes. Mit Rücksicht auf das bisher Gesagte und trotz der Forschungsarbeiten von mehr. als 3o Jahren auf diesem Gebiet wird immer noh nach einem geeigneten Verfahren zur Umwandlung , von Germaniumdioxyd in Germaniumtetrachlorid in industriellem - Maßstabe gesucht, insbesondere als Teil eines Wiedergewinnungsprozesses im Verlaufe der Herstellung von Germaniumdioden und -trioden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Germaniumtetrachlorid ,ist einfach und ökonomisch bei Verwendung in-industriellem Maßstabe und zur Wiedergewinnung von Germanium aus Abfall, der bei .der Herstellung von Halbleitergeräten von Germanium anfällt, geeignet.
  • Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist die Behandlung von Germanium enthaltenden Stoffen, wie z. B. Germaniumdioxyd, mit Chlorwasserstoffgas. Es wurde gefunden, daß beim Erhitzen von Germaniumdioxyd über einen Temperaturbereich von ungefähr 3oo bis 700° C und beim Überleiten von Chlorwasserstoffgas, das vorher getrocknet wurde, ein Germaniumtetrachlorid gewonnen wird, das im wesentlichen frei von anderen Beimengungen ist. Der geeignete Temperaturbereich für diese Behandlung reicht von 5oo bis 700° C. Wenn die Temperatur auf einem niedrigeren Wert gehalten wird, findet die Reaktion auch statt, obwohl längere Zeit zur Vervollständigung derselben benötigt wird. Nach Untersuchungen beträgt die geeignete Menge von Chlorwasserstoffgas ungefähr 2o bis 6o ml/min, vorzugsweise 4o m1/min. Wenn das Gas schneller fließt, hat man einen Überschuß von Chlorwasserstoffgas im Endprodukt.
  • Im folgenden wird ein Beispiel für den typischen Verlauf einer derartigen Reaktion angegeben: Ausgangsmaterial 78 g Germaniumdioxyd.
  • Menge des Chlorwasserstoffgases 4o ml/min. Reaktionstemperatur 65o° C. Reaktionszeit z2 Stunden. Wiedergewinnung als reines Germaniumtetrachlorid 25 ml. Eine Steigerung der Temperatur während der Reaktionszeit dient dazu, den im Endprodukt erhaltenen Anteil zu erhöhen. Das Chlorwasserstoffgas streicht durch Schwefelsäure und danach durch einen Calciumchloridtrockenturm, um eine vollständige Freiheit von Feuchtigkeit zu erreichen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung muß das Chlorwasserstoffgas vor Verwendung nicht getrocknet werden.
  • Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des erhaltenen Germaniumtetrachlorids sind in guter Übereinstimmung mit den bisher bekannten, .hochgereinigten Proben von Germaniumtetrachlorid. Da jedoch die Eigenschaften von Germaniumchloroform denen von Germaniumtetrachlorid sehr ähnlich sind, wurden eingehende Untersuchungen angestellt, um die Reinheit des Germanium tetrachlorids und die Abwesenheit von Germaniumchloroform festzustellen. Ein wesentlicher Unterschied im chemischen Verhalten zwischen Germaniumtetrachlorid und Germaniumchloroform liegt in der Affinität des letzteren für Jod, @vie es beispielsweise in den Untersuchungen von Dennis und Mitarbeitern im »Journal of Physical Chemistry«, Bd. 30, S. io52 (r926), beschrieben ist. Wenn man die dort beschriebene Untersuchungsmethode dazu verwendet, um das vom Erfinder erhaltene Produkt mit Proben bekannter Reinheit und Zusammensetzung von Germaniumtetrachlorid und Germaniumchloroform zu vergleichen, so findet man, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren . erhaltenen Proben keinerlei Jodreaktion zeigen, wie es bei den bekannten Proben von Germaniumchloroform der Fall ist. Auf diese Weise wurde zusätzlich die Reinheit des erhaltenen Germaniumtetrachlorids und die Abwesenheit jeder Verunreinigung mit Germaniumchloroform festgestellt.
  • Ein Germanium enthaltender Abfall, der insbesondere Kupferspäne und organische Stoffe enthält, kann auf gleiche Weise behandelt und das darin enthaltene Germanium zu Germaniumtetrachlorid umgewandelt werden. Unter bestimmten Bedingungen ist die Ausbeute und die Reinheit des Germaniumtetrachlorids aus Germaniumdioxyd am besten, und zwar dann, wenn das Germaniumdioxyd frisch hergestellt und wenig über ioo° leicht getrocknet wurde. Wenn das -Germaniumdioxyd an Luft bei Calcinierungstemperaturen von beispielsweise 3oo° C und höher getrocknet wird, entsteht eine Umwandlung in der Struktur des Germaniumdioxyds, und das Chlorwasserstoffgas reagiert damit viel schlechter.

Claims (2)

  1. PATENTA.NSPRÜC&E: i. Verfahren zur Gewinnung von Germaniumtetrachlorid, das zur Herstellung von Germanium. als Halbleiterwerkstoff verwendetwird, dadurch gekennzeichnet, daß das feste, Germaniumverbindungen, z. B. Ge O., enthaltende Material mit Chlorwasserstoffgas, das vorher getrocknet wurde, bei 3oo bis 700° C, besonders 65o° C, zur Reaktion gebracht wird. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Germaniumdioxyd kurz vor der Reaktion. mit Chlorwasserstoffgas aus einer Lösung niedergeschlagen und darauf bei Temperaturen unter 300° C getrocknet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: K. A. H o f m a n n, Lehrbuch der anorganischen Chemie,
  2. 2. Auflage, r919, S. 36o, Abs. q.; »Gmelins Handbuch .der anorgan. Chemie«, Syst. Nr. 45, 193 i, S. 9, Abs. 2, und S. q.a, Abs. 2. bis q..
DEI8751A 1953-06-11 1954-06-06 Verfahren zur Gewinnung von Germaniumtetrachlorid Expired DE953792C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063200A1 (de) * 1999-06-23 2000-12-27 Lucent Technologies Inc. Herstellung von Germaniumtetrachlorid durch Umsetzung von hydratisierten festen Germanaten mit gasförmigem Chlorwasserstoff

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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None *

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063200A1 (de) * 1999-06-23 2000-12-27 Lucent Technologies Inc. Herstellung von Germaniumtetrachlorid durch Umsetzung von hydratisierten festen Germanaten mit gasförmigem Chlorwasserstoff
US6337057B1 (en) 1999-06-23 2002-01-08 Lucent Technologies, Inc. Process for the direct production of germanium tetrachloride from hydrated germanate-containing solids using gaseous hydrogen chloride

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