Galliumarsenid

galliumarsenid
Gallium arsenid krystaller, polerede og ufærdige
Generel
Chem. formel	GaAs
Fysiske egenskaber
Stat	hårde , mørkegrå kubiske krystaller
Molar masse	144,64 g/ mol
Termiske egenskaber
Temperatur
•  smeltning	1238°C
Struktur
Krystal struktur	zinkblanding a = 0,56533 nm
Klassifikation
Reg. CAS nummer	1303-00-0
PubChem	14770
Reg. EINECS nummer	215-114-8
SMIL	[Ga]#[As]
InChI	InChI=1S/As.GaJBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	LW8800000
FN nummer	1557
ChemSpider	14087 og 22199223
Sikkerhed
Toksicitet	Ikke undersøgt, hydrolyseprodukter er giftige
NFPA 704	en 3 2W
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
Mediefiler på Wikimedia Commons

Galliumarsenid (GaAs) er en kemisk forbindelse af gallium og arsen . En vigtig halvleder , tredje i industriel brug efter silicium og germanium . Det bruges til at skabe mikrobølgeintegrerede kredsløb og transistorer , LED'er , laserdioder , Gunn-dioder , tunneldioder , fotodetektorer og nukleare strålingsdetektorer.

Fysiske egenskaber

Det har udseende af mørkegrå krystaller med en metallisk glans og en lilla nuance, smeltepunkt 1238 ° C [1] .

Med hensyn til fysiske egenskaber er GaAs et mere skørt og mindre termisk ledende materiale end silicium. Galliumarsenidsubstrater er meget vanskeligere at fremstille og omkring fem gange dyrere end siliciumsubstrater, hvilket begrænser brugen af ​​dette materiale.

Kemiske egenskaber

Stabil mod ilt og vanddamp indeholdt i luften op til en temperatur på 600 °C. Det nedbrydes i alkaliske opløsninger , reagerer med svovlsyre og saltsyre med frigivelse af arsin og passiveres i salpetersyre [1] .

Elektroniske egenskaber

• Båndgab ved 300 K — 1.424 eV
• Den effektive masse af elektroner  er 0,067 m e
• Den effektive masse af lyshuller  er 0,082 m e
• Den effektive masse af tunge huller  er 0,45 m e
• Elektronmobilitet ved 300 K - 8500 cm² / ( V s)
• Hulmobilitet ved 300 K - 400 cm² /(V s)

Nogle af de elektroniske egenskaber ved GaAs er overlegne i forhold til siliciums . Galliumarsenid har en højere elektronmobilitet, hvilket gør det muligt for enheder at fungere ved frekvenser op til 250 GHz.

GaAs -halvlederenheder genererer mindre støj end siliciumenheder ved samme frekvens. På grund af den højere elektriske nedbrydningsstyrke i GaAs sammenlignet med Si, kan galliumarsenid-enheder fungere ved højere effekt. Disse egenskaber gør GaAs meget udbredt i halvlederlasere og nogle radarsystemer. Halvlederenheder baseret på galliumarsenid har en højere strålingsmodstand end silicium, hvilket fører til deres anvendelse under strålingsforhold (for eksempel i solceller, der opererer i rummet).

GaAs er en direkte gap-halvleder , hvilket også er dens fordel. GaAs kan bruges i optoelektroniske enheder : LED'er , halvlederlasere .

Komplekse lagdelte strukturer af galliumarsenid i kombination med aluminiumarsenid (AlAs) eller Al x Ga 1-x As ternære opløsninger ( heterostrukturer ) kan dyrkes under anvendelse af molekylær stråleepitaksi (MBE) eller MOS-hydridepitaksi. På grund af den næsten perfekte afstemning af konstante riste har lagene lave mekaniske spændinger og kan dyrkes til vilkårlige tykkelser.

Båndstrukturparametre

• Båndgab : i Г-dalen E g Г  - 1.519 eV;
• Varshni-parameter : α(Г) - 0,5405 meV/K; β(G) - 204 K
• Båndgab i X -dalen E g X  - 1.981 eV
• Varshni-parameter: a( X ) - 0,460 meV/K; β( X ) - 204 K
• Båndgab i L -dalen E g L  - 1.815 eV
• Varshni-parameter: a( L ) - 0,605 meV/K; β( L ) - 204 K
• Spin-kredsløbsdeling Δ så  - 0,341
• Effektiv elektronmasse i Г-dalen m e * (Г) - 0,067
• Langsgående effektiv elektronmasse i L -dalen m l * ( L ) - 1,9
• Tværgående effektiv elektronmasse i L -dalen m t * ( L ) - 0,0754
• Langsgående effektiv elektronmasse i X -dalen m l * ( X ) - 1.3
• Tværgående effektiv elektronmasse i X -dalen m t * ( X ) - 0,23
• Luttinger-parametre : 1  - 6,98; 2  - 2,06; 3  - 2,93
• Elastiske konstanter : c 11  - 1221 GPa; c 12  - 566 GPa; c 44  - 600 GPa

Sikkerhed

De toksiske egenskaber af galliumarsenid er ikke blevet undersøgt i detaljer, men dets hydrolyseprodukter er giftige (og kræftfremkaldende ).

Noter

1. ↑ 1 2 Fedorov, 1988 .

Litteratur

• Fedorov P.I. Gallium arsenide // Chemical Encyclopedia  : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 481. - 623 s. — 100.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-008-8 .

Links

• Fysiske egenskaber af galliumarsenid