저마늄 [Germanium]

원소기호 Ge, 원자번호 32, 원자량 72.59±3, 지각 중의 존재도 1.5ppm(52위), 안정핵종 존재 비 70Ge 20.55%, 72Ge 27.37%, 73Ge 7.67%, 74Ge 36.74%, 76Ge 7.67%, 녹는점 958.5℃, 끓는점 2,700℃ , 비중 5.325(25℃ ), 중요 산화수 2, 4, 전자배치 [Ar] 3d104s24p2. 주기율표 4B족에 속하는 금속 원소의 하나.

안정동위원소로서 5종, 방사성핵종(核種)으로는 66Ge부터 77Ge까지 11종이 알려져 있다. 1871년 D. I. 멘델레예프에 의해 그 존재가 예언되어 에카규소로 불렸으나 86년에 독일의 화학자 C. A. 빙클러에 의해 황은 저마늄석(Ag8GeSnoname01) 속에서 발견되어 독일의 라틴명인 「Germania」를 따서 명명되었다. 규소와 유사하므로 지각(地殼) 속의 규산염의 규소와 치환하여 널리 존재하며, 또 구리나 아연 등을 함유한 황화광물이나 석탄 속에 함유되지만, 저마늄을 주체로 하는 광물은 극히 적다. 지각 속의 함유량은 7/104 % 정도이다.

[성질] 약간의 청색을 띤 회백색의 금속이며 모스 굳기 6.5. 등축정계(等軸晶系)로 다이아몬드형 구조를 가지고, 전기 전도성은 적다. 비저항(比抵抗)은 60Ωcm이지만, 극미량의 불순물에 의해 2~40Ωcm 정도로 크게 변화한다. 융해(融解)할 때 부피가 수 % 수축한다. 상온(常溫)에서의 충만대(充滿帶)와 전도대(傳導帶)의 에너지 간격(금지대의 너비)은 0.66eV이며, 순도가 높은 결정(結晶)은 실온에서 진성(眞性) 반도체가 된다(띠구조). 불순물로서 3가 또는 5가의 원자를 함유하면 p형 및 n형 반도체로서의 성질을 나타낸다. 공기 속에서는 안정하지만, 적열(赤熱)하면 이산화 저마늄(GeO2)이 된다.

[용도] 반도체 재료로서 일찍부터 생산되어 널리 사용되었으나 규소에 비하면 자원량(資源量)도 적고 높은 온도에서 반도체로서의 품질도 떨어지므로 대부분의 용도는 규소에 빼앗기고 있다. 최근에는 광섬유의 광통신재료의 중심부재(中心部材)로 약간의 저마늄을 함유한 유리가 사용되고 있다. 산화물은 내화 재료나 렌즈에 합금하여 열전쌍(熱電雙) · 치과용 재료 · 정밀저항 재료 등에 사용한다.