鍺：綠色回收與半導體科技的新未來

【作者： 芮嘉瑋博士】

鍺可用於製造高頻電子器件，如射頻放大器、天線等，提高能源效率和性能，支持5G、物聯網等先進製程技術的應用。鍺同時也作為一種重要的半導體材料，促進半導體產業技術的發展。然而，中國商務部、海關總署112年7月3日公告，自8月1日起對包括「鍺」等關鍵礦物實施出口管制，其中管制「鍺」的相關物項，包括金屬鍺、區熔鍺錠、磷鍺鋅、鍺外延生長襯底、二氧化鍺及四氯化鍺，衝擊諸多產業原物料市場。

鍺的環保回收值得關注，特別是從電子廢棄物中回收鍺，提高回收率並降低成本，減少資源浪費降低環境負荷。此外，鍺近來在半導體先進製程中扮演要角，無疑也是一個值得重視和推進的方向。

電子廢棄物回收鍺

美國專利US20240010513A1揭示了一種利用有機酸從電子廢料中提取鍺(Ge)的環保方法[1]，滿足高科技產業對鍺日益增長的需求，同時解決傳統提取方法的環境問題，特別針對含有鍺的材料，如二極體、光纖和其他電子元件。

製程包括粉碎廢料、磁選和用乙酸等有機酸浸出，鍺隨後通過過濾、pH調整和沉澱回收。詳細主要步驟為(1)研磨：將含鍺的電子廢料研磨成顆粒狀混合物。這增加了表面積，使鍺更容易被浸出。(2)磁性分離：在進行下一步驟的浸出前，可以對顆粒狀混合物施加磁力以去除磁性顆粒。(3)浸出：顆粒狀混合物經過浸出溶液(leaching solution)處理，浸出過程在至少約25°C的溫度下進行，持續時間從約5分鐘到約360分鐘。

其中，浸出溶液包括水和主要為有機酸的浸出劑，有機酸濃度可從約1 M到約10 M不等。該方法中使用的有機酸之pKa值約為4到5，且在25°C下與水混溶。合適的有機酸例子包括醋酸、丙酸、丁酸、琥珀酸和檸檬酸。若使用醋酸的話，則可以形成醋酸鍺(Ge(CH?COO) ?)。(4)攪拌：在浸出過程中，以約250 rpm到約700 rpm的速度攪拌混合物，以確保固體與浸出溶液之間充分混合和接觸。(5)回收：浸出後，從溶液中回收鍺。回收過程包括：過濾、調整溶液pH值、沉澱鍺化合物。

這種創新且環保的方法，用於從電子廢料中提取鍺。使用如醋酸等有機酸高效地從研磨後的電子元件中浸出鍺，並針對最大回收率優化了具體參數。

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