Fém terminátor - gallium
Milyen elem a gallium?
A gallium az elemek periódusos rendszerének negyedik periódusának IIIA csoportjába tartozik. A tiszta gallium olvadáspontja nagyon alacsony, mindössze 29,78 fok, forráspontja azonban eléri a 2204,8 fokot. Nyáron a legtöbb folyékony formában létezik, és a tenyerében megolvasztható. A fenti tulajdonságokból megérthetjük, hogy a gallium más fémeket korrodál, éppen az alacsony olvadáspontja miatt. Amikor a folyékony gallium más fémekkel ötvözetet alkot, a fent említett mágikus jelenséget láthatjuk. Tartalma a földkéregben mindössze 0,001%-ot tesz ki. Az emberek csak 140 évvel ezelőtt fedezték fel a létezését. 1871-ben az elemek periódusos rendszerének összefoglalásakor Mengyelejev orosz kémikus azt jósolta, hogy a cink után az alumínium is. Lentebb is található egy elem, amely hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint az alumínium elem, amelyet "alumíniumszerű elemnek" neveznek. Bois-Baudran francia tudós 1875-ben, miközben az azonos családba tartozó fémelemek spektrális vonalmintázatait tanulmányozta, egy furcsa fénysávot fedezett fel a szfaleritben (ZnS), így megtalálta ezt az "alumíniumszerű elemet", majd felhasználta a saját elnevezését. anyaországa, Franciaország (Gallia, latin Gallia), a szimbólum a Ga jelképezi az elemet. Ezért a kémiai elemek felfedezésének történetében a gallium lett az első elem, amelyet megjósoltak, majd kísérletekben megerősítettek.
„Navigátor” az elektronikus információs korszakban
Maga a gallium nem félvezető, hanem arzénnel, nitrogénnel, szelénnel, tellúrral, foszforral, antimonnal és más fémekkel és nemfémekkel képzett gallium alapú vegyületek sorozata, amelyek mind kiváló minőségű félvezető anyagok, és fontos anyagok a mikroelektronikai eszközök és optoelektronikai eszközök. Akár azt is mondhatjuk, hogy a gallium vezeti a félvezető anyagok fejlesztési irányát, és az elektronikus információs korszak navigátora.
A gallium-arzenid (GaAs) a félvezető anyagok második generációjának képviselője. Magas ára miatt a "félvezető arisztokrata" néven ismert. Előnyei a magas frekvencia, a nagy sebesség, a magas hőmérséklet-állóság, a jó alacsony hőmérsékleti teljesítmény, az alacsony zajszint és az erős sugárzásállóság. , így jelentős pozíciót foglal el a mikroelektronikai eszközök területén. A gallium-arzenid képes megkétszerezni félszigetelő anyagként és félvezető anyagként. A félig szigetelő gallium-arzenid anyagokat főként radarban, műholdas televíziós műsorszórásban, mikrohullámú és milliméterhullámú kommunikációban, vezeték nélküli kommunikációban és optikai szálas kommunikációban használják; A félvezető gallium-arzenid anyagokat főleg optikai kommunikációs aktív eszközökben (LD), félvezető fénykibocsátó diódákban (LED), látható fénylézerekben, közeli infravörös lézerekben, kvantumkút nagy teljesítményű lézerekben és nagy hatásfokú napelemekben és egyéb optoelektronikai mezőkben használják. . Emellett a gallium-arzenid fontos szerepet játszik a katonai területen, és főként radarban, elektronikus hadviselésben, műholdas kommunikációban stb. használják, amelyből a radar alkalmazások aránya körülbelül 60%.
A gallium-nitrid (GaN) egy fontos harmadik generációs félvezető anyag, amely egyedülálló elektromágneses és optikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint például nagy stabilitás, nagy keménység, nagy energiarés és magas olvadáspont. Jelenleg ez az egyik legfejlettebb félvezető anyag a világon. . A cikk elején említett mobiltelefon gyorstöltő a gallium-nitrid alkalmazása a gyorstöltés területén. A nagyobb teljesítmény, a kisebb méret és a jobb hőleadás előnyeinek köszönhetően a gallium-nitrid töltők kis méretben is könnyedén nagy teljesítményt érhetnek el, és fokozatosan a töltőipar új kedvenceivé váltak. Jelenleg a katonai és űrkutatási területek a teljes GaN-eszközpiac 40%-át teszik ki, a legnagyobb alkalmazáspiac pedig továbbra is a radar- és az elektronikus hadviselési rendszerek. A nagy fényerejű kék fénykibocsátó dióda, amelyet Isamu Akasaki és Hiroshi Amano, a japán Nagoya Egyetem, valamint Shuji Nakamura, a Kaliforniai Egyetem, Santa Barbara munkatársai fejlesztettek ki GaN alapján, fontos áttörést jelent az új energia területén. fényforrásokat takarított meg, és megalapozta a fehér fényű LED-ek kutatását. Az eredmények 2014-ben elnyerték a fizikai Nobel-díjat is.
A gallium-oxid (Ga2O3) a félvezetők negyedik generációjának tipikus képviselője, sőt „új csillagnak a félvezető égbolton” is nevezik. Feltörekvő teljesítmény-félvezető anyagként, szélesebb sávszélességével és kiváló lumineszcencia tulajdonságaival, mint a harmadik generációs félvezető anyagok, a szilícium-karbid (SiC) és a gallium-nitrid (GaN), alkalmazási előnyei vannak a nagy teljesítményű és optoelektronikai eszközök területén. egyre nyilvánvalóbb. Az elmúlt években a gallium-oxid kristálynövekedési technológiában elért áttörés nagymértékben elősegítette a kapcsolódó vékonyréteg-epitaxia, a nagy fényerejű ultraibolya LED és más eszközök kutatását, és nemzetközi kutatási hotspottá vált az ultraszéles sávszélességű félvezetők területén.