Gallium arsenid | |||||
__ Ga __ Jako krystalová síť arsenidu gália Krystal arsenidu gália |
|||||
Identifikace | |||||
---|---|---|---|---|---|
Název IUPAC | Gallium arsenid | ||||
N O CAS | |||||
Ne o ECHA | 100 013 741 | ||||
Ne o EC | 215-114-8 | ||||
N O RTECS | LW8800000 | ||||
PubChem | 14770 | ||||
ÚSMĚVY |
[Ga] # [As] , |
||||
InChI |
InChI: InChI = 1 / As.Ga / rAsGa / c1-2 |
||||
Vzhled | tmavě šedá krystalická pevná látka | ||||
Chemické vlastnosti | |||||
Hrubý vzorec | Ga As | ||||
Molární hmotnost | 144 645 ± 0,001 g / mol jako 51,8%, Ga 48,2%, |
||||
Fyzikální vlastnosti | |||||
T. fúze | 1239,9 ° C | ||||
Objemová hmotnost | 5318 kg · m -3 | ||||
Elektronické vlastnosti | |||||
Zakázané pásmo | 1424 eV | ||||
Elektronická mobilita | při 300 K: 9200 cm² / (V s) | ||||
Mobilita otvorů | při 26,85 ° C : 400 cm 2 · V -1 · s -1 | ||||
Efektivní hmotnost elektronu | 0,067 m e | ||||
Efektivní hmotnost světelného otvoru | 0,082 m e | ||||
Efektivní hmotnost těžké díry | 0,45 m e | ||||
Krystalografie | |||||
Typická struktura | Sphaleritis (Blende) | ||||
Parametry sítě | 0,56533 nm | ||||
Opatření | |||||
SGH | |||||
Nebezpečí H301, H331, H410, P261, P301, P304, P310, P321, P340, P405, P501, H301 : Toxický při požití H331 : Toxický při vdechování H410 : Vysoce toxický pro vodní organismy, s dlouhodobými účinky P261 : Zamezte vdechování prachu / dýmu / plynu / mlhy / par / aerosolů. P301 : Při požití: P304 : Po vdechnutí: P310 : Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. P321 : Specifické ošetření (viz… na tomto štítku) . P340 : Přeneste postiženého na čerstvý vzduch a ponechte jej v klidu v poloze usnadňující dýchání. P405 : Skladujte uzamčené. P501 : Odstraňte obsah / obal do ... |
|||||
NFPA 704 | |||||
1 3 2 Ž | |||||
Další informace | toxický, rozkládá se na arsen (velmi toxický) | ||||
Doprava | |||||
66 : vysoce toxická látka UN číslo : 1557 : SOLID ARSENIC COMPOUND, NSA, anorganic, zejména: arsenates, nos, arsenites nos and arsenic sulides, nos Třída: 6.1 Štítek: 6.1 : Toxické látky Balení: Obalová skupina I : velmi nebezpečné zboží ;
60 : materiál toxický nebo vykazuje mírný stupeň toxicity Číslo UN : 1557 : SOLID ARSENIC COMPOUND, NSA, anorganic, zejména: arsenates, nos, arsenites, nos and arsenic sulides, nos Class: 6.1 Label: 6.1 : Toxic látky Balení: Obalová skupina II / III : střední / nízké nebezpečí. |
|||||
Klasifikace IARC | |||||
Skupina 1: Karcinogenní pro člověka | |||||
Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak. | |||||
Arsenidu galia je chemická sloučenina z empirického vzorce GaAs, které patří do skupiny polovodičů III - V . Tento materiál je polovodič v přímé mezeře, který má krystalickou strukturu kubického typu sfaleritu (směs zinku).
Používá se zejména pro výrobu komponenty mikrovlnná trouba je mikrovlnná monolitických integrovaných obvodů , komponenty, optoelektronická , ze světelných diod informace v infračervené , pro laserové diody , z fotovoltaických článků a optická okna. GaAs se říká, že „ III - V “, protože galium a arsen se nacházejí v tomto pořadí ve skupině 13 a skupina 15 z periodické tabulky , dříve nazývaná kolona III B a sloupec V B, a tedy tři a pět valenční elektrony .
Arsenid gália se běžně používá jako substrát pro epitaxní růst jiných III - V , jako je arsenid india a galium In x Ga 1 - x Asa arsenid hliníku a gália Al x Ga 1 - x As.
Arsenid galia má blende- jako krystalové struktuře , jedné z krystalických forem ze sulfidu zinečnatého ZnS. Vzhledem k tomu, že se atomy z gallia zabírají uzly sítě -centered krychlový (CFC), atomy arsenu zabírají čtyři z osmi tetraedrických stránkách pletiva - a naopak.
Arsenid galia lze připravit přímo přímou reakcí mezi čistým arsenem a galliem , což je princip používaný v mnoha průmyslových procesech:
Mezi další metody formování tenkých vrstev GaAs patří:
V průmyslu se mokré leptání arsenidu gália provádí pomocí oxidačního činidla, jako je peroxid vodíku nebo bromovaná voda .
Arsenid galia je oxidovatelný na vzduchu, což zhoršuje jeho výkon jako polovodiče. Je možné pasivovat jeho povrch nanesením vrstvy kubického galium (II) sulfidu GaS.
Růst arsenidu gália v přítomnosti přebytku arsenu vede k zavedení krystalických defektů , zejména antisitů - v tomto případě atomy arsenu zabírají místa přiřazená atomům gália v mřížce . Elektronické vlastnosti těchto defektů fixují hladinu fermi téměř ve středu pásové mezery , takže materiál má nízkou koncentraci všech nosičů náboje , elektronů i otvorů . Materiál je tedy podobný vnitřnímu polovodiči (postrádající jakýkoli doping), ale je mnohem snazší jej získat v praxi. Tyto krystaly se říká, že polo-izolační, s ohledem na jejich odpor z 10⁷ na 10⁹ W · cm , výrazně vyšší než u polovodičů, ale mnohem nižší než u izolátoru, jako je sklo.
Arsenid galia má některé elektrické vlastnosti lepší než křemík :
Tyto vlastnosti znamenají, že arsenid galia lze použít, zejména při výrobě obvodů pro přenosné telefony , satelitní komunikaci, mikrovlnnou technologii a určitých radarových zařízení . Gallium arsenid se také používá při výrobě Gunnovy diody .
Další výhodou arsenidu gália je jeho přímá mezera (na rozdíl od křemíku, který má nepřímou mezeru), který mu umožňuje vyzařovat světlo (křemík vyzařuje velmi málo světla, i když jej nedávný technologický pokrok umožnil použít k výrobě LED nebo laserů ).
Vlastnosti arsenidu gália, zejména jeho spínací rychlost, způsobily, že se jeví jako ideální materiál, zejména pro počítačové aplikace. V 80. letech mnozí věřili, že na trhu mikroelektroniky bude nakonec dominovat arsenid galia, který nahradí křemík. První pokus o evoluci přišel od prodejců superpočítačů Cray Research , Convex a Alliant. Společnost Cray vyvinula stroj na výrobu arsenidu gália, cray-3, ale úsilí v oblasti finančního výzkumu bylo nedostatečné a společnost v roce 1995 zkrachovala.
Křemík má tři hlavní výhody oproti arsenidu galia.
Za prvé, je obzvláště hojný (je to nejhojnější prvek na Zemi po kyslíku ).
Druhou výhodou křemíku je existence přírodního oxidu, oxidu křemičitého (SiO 2), vynikající izolátor. Tento izolátor lze snadno pěstovat oxidací křemíku za vzniku hradla tranzistoru. Tato výhoda se však stala méně zřejmou u nových technologií, kde je brána tranzistoru nahrazena jiným dielektrikem s vyšší dielektrickou konstantou. Gallium arsenid nemá přírodní oxid se stejnými vlastnostmi.
Třetí výhoda je pravděpodobně nejdůležitější. Nedostatek kvalitních tranzistorů s efektem pole galium arsenidu P-kanálem neumožňuje implementaci technologie CMOS , zatímco u křemíku lze snadno vyrobit tranzistory P a N pro vytvoření brány. CMOS.
Tyto důvody a jeho vyšší cena znamenají, že arsenid galia ve většině aplikací nenahradil křemík.
Křemík je také méně křehký než arsenid galia: můžeme tedy vyrábět větší destičky z křemíku než z arsenidu gália (v současné době až do průměru 300 mm pro křemík, ve srovnání s 150 mm pro arsenid gália).