Arsenid gallia

arsenid gallia
Krystaly arsenidu galia, leštěné a nedokončené
Všeobecné
Chem. vzorec	GaAs
Fyzikální vlastnosti
Stát	tvrdé , tmavě šedé krychlové krystaly
Molární hmotnost	144,64 g/ mol
Tepelné vlastnosti
Teplota
•  tání	1238 °C
Struktura
Krystalická struktura	zinková směs a = 0,56533 nm
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	1303-00-0
PubChem	14770
Reg. číslo EINECS	215-114-8
ÚSMĚVY	[Ga]#[As]
InChI	InChI=1S/As.GaJBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	LW8800000
UN číslo	1557
ChemSpider	14087 a 22199223
Bezpečnost
Toxicita	Nebylo studováno, produkty hydrolýzy jsou toxické
NFPA 704	jeden 3 2W
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Gallium arsenid (GaAs) je chemická sloučenina galia a arsenu . Důležitý polovodič , třetí v průmyslovém použití po křemíku a germaniu . Používá se k vytváření mikrovlnných integrovaných obvodů a tranzistorů , LED diod , laserových diod , Gunnových diod , tunelových diod , fotodetektorů a detektorů jaderného záření.

Fyzikální vlastnosti

Má vzhled tmavě šedých krystalů s kovovým leskem a fialovým odstínem, bod tání 1238 °C [1] .

Z hlediska fyzikálních vlastností je GaAs křehčí a méně tepelně vodivý materiál než křemík. Substráty arsenidu galia jsou mnohem obtížnější na výrobu a asi pětkrát dražší než substráty křemíkové, což omezuje použití tohoto materiálu.

Chemické vlastnosti

Stabilní vůči kyslíku a vodní páře obsažené ve vzduchu do teploty 600 °C. Rozkládá se v alkalických roztocích , reaguje s kyselinou sírovou a chlorovodíkovou za uvolňování arsinu a pasivuje se v kyselině dusičné [1] .

Elektronické vlastnosti

• Pásmová mezera při 300 K — 1,424 eV
• Efektivní hmotnost elektronů  je 0,067 m e
• Efektivní hmotnost světelných otvorů  je 0,082 m e
• Efektivní hmotnost těžkých děr  je 0,45 m e
• Mobilita elektronů při 300 K - 8500 cm² / (V s)
• Mobilita otvoru při 300 K - 400 cm²/(V s)

Některé elektronické vlastnosti GaAs jsou lepší než vlastnosti křemíku . Gallium arsenid má vyšší mobilitu elektronů, což umožňuje zařízením pracovat na frekvencích až 250 GHz.

Polovodičová zařízení GaAs generují při stejné frekvenci méně hluku než křemíková zařízení. Vzhledem k vyšší intenzitě průrazného elektrického pole v GaAs ve srovnání s Si mohou zařízení s arsenidem galia pracovat s vyšším výkonem. Díky těmto vlastnostem je GaA široce používán v polovodičových laserech a některých radarových systémech. Polovodičová zařízení na bázi arsenidu galia mají vyšší radiační odolnost než křemík, což vede k jejich použití v radiačních podmínkách (například v solárních článcích pracujících ve vesmíru).

GaAs je polovodič s přímou mezerou , což je také jeho výhoda. GaAs lze použít v optoelektronických zařízeních : LED diody , polovodičové lasery .

Komplexní vrstvené struktury arsenidu galia v kombinaci s arsenidem hlinitým (AlAs) nebo Al x Ga 1-x As ternární roztoky ( heterostruktury ) lze pěstovat pomocí molekulární epitaxe (MBE) nebo MOS hydridové epitaxe. Díky téměř dokonalému přizpůsobení konstantních mřížek mají vrstvy nízké mechanické namáhání a lze je pěstovat do libovolné tloušťky.

Parametry struktury pásma

• Pásmová mezera : v údolí Г E g Г  - 1,519 eV;
• Varshniho parametr : α(Г) - 0,5405 meV/K; β(G) - 204 K
• Pásmová mezera v X -údolí E g X - 1,981  eV
• Varshniho parametr: α( X ) - 0,460 meV/K; β( X ) - 204 K
• Pásmová mezera v L -údolí E g L  - 1,815 eV
• Varshniho parametr: α( L ) - 0,605 meV/K; β( L ) - 204 K
• Spin-orbit splitting Δ so  - 0,341
• Efektivní hmotnost elektronů v údolí Г m e * (Г) - 0,067
• Podélná efektivní hmotnost elektronů v L -údolí m l * ( L ) - 1,9
• Příčná efektivní hmotnost elektronů v L - údolí m t * ( L ) - 0,0754
• Podélná efektivní hmotnost elektronů v X -údolí m l * ( X ) - 1,3
• Příčná efektivní hmotnost elektronu v X -údolí m t * ( X ) - 0,23
• Luttingerovy parametry : 1  - 6,98; 2  - 2,06; 3  - 2,93
• Elastické konstanty : c 11  - 1221 GPa; c 12  - 566 GPa; c 44  - 600 GPa

Zabezpečení

Toxické vlastnosti arsenidu galia nebyly podrobně studovány, ale produkty jeho hydrolýzy jsou toxické (a karcinogenní ).

Poznámky

1. ↑ 1 2 Fedorov, 1988 .

Literatura

• Fedorov P.I. Gallium arsenide // Chemická encyklopedie  : v 5 svazcích / Ch. vyd. I. L. Knunyants . - M . : Sovětská encyklopedie , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 481. - 623 s. — 100 000 výtisků.  - ISBN 5-85270-008-8 .

Odkazy

• Fyzikální vlastnosti arsenidu galia