Galliumarsenid

galliumarsenid
Galliumarsenidkristaller, polerade och oavslutade
Allmän
Chem. formel	GaAs
Fysikaliska egenskaper
stat	hårda , mörkgrå kubiska kristaller
Molar massa	144,64 g/ mol
Termiska egenskaper
Temperatur
•  smältning	1238°C
Strukturera
Kristallstruktur	zinkblandning a = 0,56533 nm
Klassificering
Reg. CAS-nummer	1303-00-0
PubChem	14770
Reg. EINECS-nummer	215-114-8
LEDER	[Ga]#[As]
InChI	InChI=1S/As.GaJBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	LW8800000
FN-nummer	1557
ChemSpider	14087 och 22199223
Säkerhet
Giftighet	Ej studerade, hydrolysprodukter är giftiga
NFPA 704	ett 3 2W
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
Mediafiler på Wikimedia Commons

Galliumarsenid (GaAs) är en kemisk förening av gallium och arsenik . En viktig halvledare , tredje i industriell användning efter kisel och germanium . Den används för att skapa mikrovågsintegrerade kretsar och transistorer , lysdioder , laserdioder , Gunn-dioder , tunneldioder , fotodetektorer och detektorer för nukleär strålning.

Fysiska egenskaper

Det har utseendet av mörkgråa kristaller med en metallisk lyster och en lila nyans, smältpunkt 1238 ° C [1] .

När det gäller fysikaliska egenskaper är GaAs ett mer sprött och mindre värmeledande material än kisel. Galliumarsenidsubstrat är mycket svårare att tillverka och cirka fem gånger dyrare än kiselsubstrat, vilket begränsar användningen av detta material.

Kemiska egenskaper

Stabil mot syre och vattenånga i luften upp till en temperatur på 600 °C. Det sönderdelas i alkaliska lösningar , reagerar med svavel- och saltsyror med frisättning av arsin och passiveras i salpetersyra [1] .

Elektroniska egenskaper

• Bandgap vid 300 K — 1,424 eV
• Den effektiva massan av elektroner  är 0,067 m e
• Den effektiva massan av ljushål  är 0,082 m e
• Den effektiva massan av tunga hål  är 0,45 m e
• Elektronrörlighet vid 300 K - 8500 cm² / (V s)
• Hålrörlighet vid 300 K - 400 cm²/(V s)

Vissa av de elektroniska egenskaperna hos GaAs är överlägsna de hos kisel . Galliumarsenid har en högre elektronrörlighet, vilket gör att enheter kan arbeta vid frekvenser upp till 250 GHz.

GaAs -halvledarenheter genererar mindre brus än silikonenheter vid samma frekvens. På grund av den högre elektriska nedbrytningsstyrkan i GaAs jämfört med Si, kan galliumarsenidenheter arbeta med högre effekt. Dessa egenskaper gör att GaAs används i stor utsträckning i halvledarlasrar och vissa radarsystem. Halvledarenheter baserade på galliumarsenid har ett högre strålningsmotstånd än kisel, vilket leder till att de används under strålningsförhållanden ( till exempel i solceller som arbetar i rymden).

GaAs är en direkt gap-halvledare , vilket också är dess fördel. GaAs kan användas i optoelektroniska enheter : lysdioder , halvledarlasrar .

Komplexa skiktade strukturer av galliumarsenid i kombination med aluminiumarsenid (AlAs) eller Al x Ga 1-x As ternära lösningar ( heterostrukturer ) kan odlas med användning av molekylär strålepitaxi (MBE) eller MOS-hydridepitaxi. På grund av den nästan perfekta matchningen av konstanta galler har skikten låga mekaniska spänningar och kan odlas till godtyckliga tjocklekar.

Bandstrukturparametrar

• Bandgap : i Г-dalen E g Г  - 1,519 eV;
• Varshni-parameter : α(Г) - 0,5405 meV/K; β(G) - 204 K
• Bandgap i X -dalen E g X  - 1.981 eV
• Varshni-parameter: a( X ) - 0,460 meV/K; β( X ) - 204 K
• Bandgap i L -dalen E g L  - 1.815 eV
• Varshni-parameter: a( L ) - 0,605 meV/K; β( L ) - 204 K
• Spin-omloppsdelning Δ så  - 0,341
• Effektiv elektronmassa i Г-dalen m e * (Г) - 0,067
• Longitudinell effektiv elektronmassa i L -dalen m l * ( L ) - 1,9
• Tvärgående effektiv elektronmassa i L -dalen m t * ( L ) - 0,0754
• Longitudinell effektiv elektronmassa i X -dalen m l * ( X ) - 1.3
• Tvärgående effektiv elektronmassa i X -dalen m t * ( X ) - 0,23
• Luttinger-parametrar : 1  - 6,98; 2  - 2,06; 3  - 2,93
• Elastiska konstanter : c 11  - 1221 GPa; c 12  - 566 GPa; c 44  - 600 GPa

Säkerhet

De toxiska egenskaperna hos galliumarsenid har inte studerats i detalj, men dess hydrolysprodukter är giftiga (och cancerframkallande ).

Anteckningar

1. ↑ 1 2 Fedorov, 1988 .

Litteratur

• Fedorov P.I. Gallium arsenide // Chemical Encyclopedia  : i 5 volymer / Kap. ed. I. L. Knunyants . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 481. - 623 sid. — 100 000 exemplar.  - ISBN 5-85270-008-8 .

Länkar

• Fysikaliska egenskaper hos galliumarsenid