Germanium (Ge)

Entdeckung und Geschichte

Entdeckt: 1886 · Clemens Winkler

Als Dmitri Mendelejew 1869 seinen Entwurf des Periodensystems entwickelte, stellte er fest, dass es einige Lücken durch bislang unbekannte Elemente aufwies. Zwei sehr auffällige befanden sich in der 5. Reihe in den Gruppen III unterhalb des Aluminiums und IV unterhalb des Siliciums. Entsprechend seiner Systematik nannte er diese Elemente Eka-Aluminium und Eka-Silicium. Anhand der Eigenschaften der umliegenden Elemente prognostizierte er 1871 auch einige Eigenschaften der Elemente, so sollte Eka-Silicium eine Atommasse von etwa 72, ein spezifisches Gewicht von 5,5 und vierwertige Salze haben. Sogar einige Eigenschaften von Verbindungen sagte er voraus, so sollte etwa das Tetrachlorid eine bei unter 100 °C siedende Flüssigkeit sein. 1886 wurde in der Grube Himmelsfürst in Brand-Erbisdorf im Erzgebirge ein neues Mineral gefunden, von Albin Weisbach beschrieben und Argyrodit genannt. Bei der

Verwendung und Anwendungen

Als Halbleiter war Germanium in Einkristall-Form das führende Material in der Elektronik bis in die 1970er Jahre, vor allem zur Herstellung der ersten am Markt erhältlichen Dioden und Bipolartransistoren, bis es von Silicium in diesen Bereichen verdrängt wurde. Anwendungen finden sich in der Hochfrequenztechnik (z. B. als Siliciumgermanium-Verbindungshalbleiter) und Detektortechnologie (z. B. als Röntgendetektor). Für Solarzellen aus Galliumarsenid (GaAs) werden zum Teil Wafer aus Germanium als Trägermaterial verwendet. Die Gitterkonstante von Germanium ist der von Galliumarsenid sehr ähnlich, so dass GaAs epitaktisch auf Germanium-Einkristallen aufwachsen kann. Germanium wird für Infrarotoptiken in Form von Fenstern und Linsen aus monokristallinem Germanium eingesetzt. Einsatzgebiete für Germaniumlinsen sind Nachtsichtgeräte und Wärmebildkameras. Die früher übliche Verwendung als Fokuss

Isotope

Es sind insgesamt 34 Isotope des Germaniums zwischen 58Ge und 92Ge sowie 13 weitere Kernisomere bekannt. Davon kommen fünf, 70Ge, 72Ge, 73Ge, 74Ge und 76Ge natürlich vor. In der natürlichen Isotopenzusammensetzung ist 74Ge mit einem Anteil von 36,52 % am häufigsten, gefolgt von 72Ge mit 27,45 % und 70Mo mit 20,52 %. Seltener sind 73Ge mit 7,76 % und 76Ge mit 7,75 %. 76Ge ist dabei als einziges natürliches Isotop nicht stabil, aber auf Grund seiner sehr langen Halbwertszeit von 2,022 · 1021 Jahren noch fast vollständig vorhanden. Unter den künstlich erzeugten Isotopen besitzt 68Ge mit 271,05 Tagen die längste Halbwertszeit. Einziges künstlich hergestelltes Germaniumisotop, das eine wirtschaftliche Bedeutung besitzt, ist 68Ge. Dieses dient als Mutterisotop in Gallium-68-Generatoren. In diesen zerfällt 68Ge zu 68Ga, einem Positronenstrahler, das in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET)