Terminator metalic - galiu
Ce fel de element este galiul?
Galiul se află în grupa IIIA din a patra perioadă a tabelului periodic al elementelor. Punctul de topire al galiului pur este foarte scăzut, de numai 29,78 grade, dar punctul său de fierbere este la 2204,8 grade. Vara, cea mai mare parte există sub formă lichidă și poate fi topită în palmă. Din proprietățile de mai sus, putem înțelege că motivul pentru care galiul corodează alte metale este tocmai din cauza punctului său de topire scăzut. Când galiul lichid formează un aliaj cu alte metale, putem observa fenomenul magic menționat mai sus. Conținutul său în scoarța terestră reprezintă doar aproximativ 0,001%. Abia acum 140 de ani oamenii au descoperit existența lui. În 1871, când a rezumat tabelul periodic al elementelor, chimistul rus Mendeleev a prezis că, după zinc, aluminiul ar. Există, de asemenea, un element dedesubt care are proprietăți similare cu elementul aluminiu, care se numește „element asemănător aluminiului”. În 1875, în timp ce studia modelele liniilor spectrale ale elementelor metalice din aceeași familie, omul de știință francez Bois-Baudran a descoperit o bandă de lumină ciudată în sfalerit (ZnS), găsind astfel acest „element asemănător aluminiului” și apoi folosind propriul său nume numit după patria ei, Franța (Galia, latină Gallia), simbolul este Ga pentru a reprezenta elementul. Prin urmare, în istoria descoperirii elementelor chimice, galiul a devenit primul element care a fost prezis și apoi confirmat în experimente.
„Navigator” în era informației electronice
Galiul în sine nu este un semiconductor, ci o serie de compuși pe bază de galiu formați cu arsen, azot, seleniu, telur, fosfor, antimoniu și alte metale și nemetale sunt toate materiale semiconductoare de înaltă calitate și sunt materiale importante pentru dezvoltarea dispozitive microelectronice și dispozitive optoelectronice. Se poate spune chiar că galiul conduce direcția de dezvoltare a materialelor semiconductoare și este navigatorul erei informației electronice.
Arseniura de galiu (GaAs) este un reprezentant al celei de-a doua generații de materiale semiconductoare. Este cunoscut drept „aristocratul semiconductorului” din cauza prețului său ridicat. Are avantajele de înaltă frecvență, viteză mare, rezistență la temperaturi ridicate, performanță bună la temperaturi scăzute, zgomot scăzut și rezistență puternică la radiații. , așa că ocupă o poziție majoră în domeniul dispozitivelor microelectronice. Arsenura de galiu are capacitatea de a se dubla ca material semiizolant și material semiconductor. Materialele semiizolante de arseniură de galiu sunt utilizate în principal în radare, transmisii de televiziune prin satelit, comunicații cu microunde și unde milimetrice, comunicații fără fir și comunicații cu fibră optică; Materialele semiconductoare de arseniură de galiu sunt utilizate în principal în dispozitive active de comunicare optică (LD), diode emițătoare de lumină semiconductoare (LED), lasere cu lumină vizibilă, lasere cu infraroșu apropiat, lasere cuantice de mare putere și celule solare de înaltă eficiență și alte câmpuri optoelectronice . În plus, arseniura de galiu joacă un rol important în domeniul militar și este utilizată în principal în radar, război electronic, comunicații prin satelit etc., dintre care proporția aplicațiilor radar este de aproximativ 60%.
Nitrura de galiu (GaN) este un material semiconductor important de a treia generație, cu proprietăți electromagnetice și optice unice, cum ar fi stabilitate ridicată, duritate mare, decalaj mare de energie și punct de topire ridicat. În prezent, este unul dintre cele mai avansate materiale semiconductoare din lume. . Incarcatorul rapid pentru telefonul mobil mentionat la inceputul acestui articol este aplicarea nitrurei de galiu in domeniul incarcarii rapide. Cu avantajele unei puteri mai mari, dimensiuni mai mici și disipare mai bună a căldurii, încărcătoarele cu nitrură de galiu pot obține cu ușurință o putere mare într-o dimensiune mică și au devenit treptat noul favorit în industria încărcătoarelor. În prezent, domeniile militar și aerospațial reprezintă 40% din piața totală a dispozitivelor GaN, iar cea mai mare piață de aplicații este încă sistemele radar și de război electronic. Dioda emițătoare de lumină albastră de înaltă luminozitate dezvoltată pe baza GaN de Isamu Akasaki și Hiroshi Amano de la Universitatea Nagoya din Japonia și Shuji Nakamura de la Universitatea din California, Santa Barbara din Statele Unite, reprezintă o descoperire importantă în domeniul energiei noi. economisirea surselor de lumină și a pus bazele cercetării LED-urilor cu lumină albă. Rezultatele au câștigat și Premiul Nobel pentru Fizică în 2014.
Oxidul de galiu (Ga2O3) este un reprezentant tipic al celei de-a patra generații de semiconductori și este chiar numit „noua stea de pe cerul semiconductorului”. Fiind un material semiconductor de putere emergent, cu bandgap mai larg și proprietăți excelente de luminiscență decât materialele semiconductoare din a treia generație, carbură de siliciu (SiC) și nitrură de galiu (GaN), are avantaje de aplicare în domeniul dispozitivelor optoelectronice și de mare putere. din ce în ce mai evident. În ultimii ani, progresul inovator în tehnologia de creștere a cristalelor de oxid de galiu a promovat foarte mult cercetarea epitaxiei în peliculă subțire, LED-uri ultraviolete de înaltă luminozitate și alte dispozitive și a devenit un punct fierbinte de cercetare internațional în domeniul semiconductorilor cu bandgap ultra-largă.