Arseniuro di gallio | |||||
__ Ga __ As Maglia di cristallo di arseniuro di gallio Cristallo di arseniuro di gallio |
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Identificazione | |||||
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Nome IUPAC | Arseniuro di gallio | ||||
N o CAS | |||||
N o ECHA | 100.013.741 | ||||
N o CE | 215-114-8 | ||||
N o RTECS | LW8800000 | ||||
PubChem | 14770 | ||||
SORRISI |
[Ga] # [As] , |
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InChI |
InChI: InChI = 1 / As.Ga / rAsGa / c1-2 |
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Aspetto | solido cristallino grigio scuro | ||||
Proprietà chimiche | |||||
Formula bruta | Ga As | ||||
Massa molare | 144,645 ± 0,001 g / mol As 51,8%, Ga 48,2%, |
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Proprietà fisiche | |||||
T ° fusione | 1239,9 ° C | ||||
Massa volumica | 5318 kg · m -3 | ||||
Proprietà elettroniche | |||||
Band proibita | 1.424 eV | ||||
Mobilità elettronica | a 300 K: 9200 cm² / (V s) | ||||
Mobilità dei buchi | a 26,85 ° C : 400 cm 2 · V -1 · s -1 | ||||
Massa effettiva dell'elettrone | 0,067 m e | ||||
Massa effettiva del foro di luce | 0,082 m e | ||||
Massa effettiva del foro pesante | 0,45 m e | ||||
Cristallografia | |||||
Struttura tipica | Sfalerite (blenda) | ||||
Parametri della mesh | 0,56533 nm | ||||
Precauzioni | |||||
SGH | |||||
Pericolo H301, H331, H410, P261, P301, P304, P310, P321, P340, P405, P501, H301 : Tossico se ingerito H331 : Tossico se inalato H410 : Molto tossico per gli organismi acquatici con effetti di lunga durata P261 : Evitare di respirare la polvere / i fumi / i gas / la nebbia / i vapori / gli aerosol. P301 : In caso di ingestione: P304 : Dopo inalazione: P310 : Contattare immediatamente un CENTRO ANTIVELENI o un medico. P321 : Trattamento specifico (vedere… su questa etichetta) . P340 : Trasportare l'infortunato all'aria aperta e mantenerlo a riposo in posizione che favorisca la respirazione. P405 : Negozio bloccato. P501 : Smaltire il contenuto / contenitore in ... |
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NFPA 704 | |||||
1 3 2 W | |||||
Altre informazioni | tossico, si decompone in arsenico (molto tossico) | ||||
Trasporto | |||||
66 : materiale molto tossico Numero UN : 1557 : COMPOSTO ARSENICO SOLIDO, NSA, inorganico, in particolare: arsenati, nas, arseniti nas e solfuri di arsenico, nas Classe: 6.1 Etichetta: 6.1 : Sostanze tossiche Confezione: Gruppo di imballaggio I : merci molto pericolose;
60 : materiale tossico o che mostra un grado minore di tossicità Numero ONU : 1557 : COMPOSTO ARSENICO SOLIDO, NSA, inorganico, in particolare: arsenati, nas, arseniti, nas e solfuri di arsenico, nas Classe: 6.1 Etichetta: 6.1 : Tossico sostanze Packaging: Gruppo di imballaggio II / III : pericolo medio / basso. |
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Classificazione IARC | |||||
Gruppo 1: cancerogeno per l'uomo | |||||
Unità di SI e STP se non diversamente specificato. | |||||
L' arseniuro di gallio è un composto chimico di formula empirica GaAs appartenenti alla famiglia dei semiconduttori III - V . Questo materiale è un semiconduttore in gap diretto avente una sfalerite di tipo cubico a struttura cristallina (blenda di zinco).
Viene utilizzato in particolare per la produzione di componenti a microonde , il monolitico microonde circuiti integrati , componenti, opto-elettronico , di diodi emettitori di luce in infrarossi , per diodi laser , delle celle fotovoltaiche e finestre ottiche. Si dice che GaAs sia " III - V " perché gallio e arsenico si trovano rispettivamente nel gruppo 13 e nel gruppo 15 della tavola periodica , precedentemente chiamata colonna III B e colonna V B, e quindi tre e cinque elettroni di valenza .
L'arseniuro di gallio è comunemente usato come substrato per la crescita epitassiale di altri III - V come l'arseniuro di gallio indio In x Ga 1 - x Ase arseniuro di alluminio-gallio Al x Ga 1 - x As.
L'arseniuro di gallio ha una struttura cristallina simile a una blenda , una delle forme cristalline del solfuro di zinco ZnS. Considerando che gli atomi di gallio occupano i nodi di una rete -cubica centrata (CFC), gli atomi di arsenico occupano quattro degli otto siti tetraedrici della maglia - e viceversa.
L'arseniuro di gallio può essere preparato direttamente per reazione diretta tra arsenico puro e gallio , un principio utilizzato in molti processi industriali:
Altri metodi per formare pellicole GaAs sottili includono:
Nell'industria, l'attacco a umido dell'arseniuro di gallio viene eseguito utilizzando un ossidante come il perossido di idrogeno o l'acqua bromurata .
L'arseniuro di gallio è ossidabile nell'aria, il che degrada le sue prestazioni come semiconduttore. È possibile passivarne la superficie depositando su di essa uno strato di solfuro di gallio cubico (II) GaS.
La crescita dell'arseniuro di gallio in presenza di un eccesso di arsenico porta all'introduzione di difetti cristallini , in particolare antisiti - in questo caso, atomi di arsenico che occupano siti assegnati ad atomi di gallio nel reticolo cristallino . Le proprietà elettroniche di questi difetti fissano il livello dei fermi quasi al centro del band gap , quindi il materiale ha una bassa concentrazione di tutti i portatori di carica , sia elettroni che lacune . Il materiale è quindi simile a un semiconduttore intrinseco (privo di drogaggio), ma è molto più facile da ottenere nella pratica. Questi cristalli sono detti semi-isolante, con riferimento alla loro resistività di 10⁷ per 10⁹ Ohm · cm , significativamente superiore a quella di un semiconduttore, ma molto inferiore a quella di un isolatore come il vetro.
L'arseniuro di gallio ha alcune proprietà elettriche superiori a quelle del silicio :
Queste proprietà significano che l'arseniuro di gallio può essere utilizzato, in particolare nella fabbricazione di circuiti per telefoni portatili , comunicazioni satellitari, tecnologia a microonde e alcuni dispositivi radar . L'arseniuro di gallio viene anche utilizzato nella produzione del diodo Gunn .
Un altro vantaggio dell'arseniuro di gallio è il suo gap diretto (a differenza del silicio che ha un gap indiretto) che gli consente di emettere luce (il silicio emette pochissima luce, anche se i recenti progressi tecnologici hanno permesso di utilizzarlo per realizzare LED o laser ).
Le proprietà dell'arseniuro di gallio, in particolare la sua velocità di commutazione, lo facevano sembrare un materiale ideale, soprattutto per le applicazioni informatiche. Negli anni '80, molti credevano che il mercato della microelettronica sarebbe stato alla fine dominato dall'arseniuro di gallio, in sostituzione del silicio. Il primo tentativo di evoluzione è arrivato dai fornitori di supercomputer Cray Research , Convex e Alliant. Cray sviluppò una macchina all'arseniuro di gallio, la cray-3, ma gli sforzi di ricerca finanziaria furono insufficienti e la società fallì nel 1995.
Il silicio presenta tre vantaggi principali rispetto all'arseniuro di gallio.
Innanzitutto è particolarmente abbondante (è l'elemento più abbondante sulla Terra dopo l' ossigeno ).
Il secondo vantaggio del silicio è l'esistenza di un ossido naturale, il biossido di silicio (SiO 2), un ottimo isolante. Questo isolante può essere facilmente coltivato ossidando il silicio per formare il gate del transistor. Tuttavia, questo vantaggio è diventato meno evidente con le nuove tecnologie in cui il gate del transistor è sostituito da un altro dielettrico con una costante dielettrica più elevata. L'arseniuro di gallio non ha un ossido naturale con proprietà equivalenti.
Il terzo vantaggio è probabilmente il più importante. L'assenza di transistor ad effetto di campo a canale P di arseniuro di gallio di qualità non consente l'implementazione della tecnologia CMOS , mentre con il silicio si possono facilmente fabbricare transistor P e N per formare un gate CMOS.
Questi motivi e il suo costo più elevato significano che l'arseniuro di gallio non ha sostituito il silicio nella maggior parte delle applicazioni.
Il silicio è anche meno fragile dell'arseniuro di gallio: possiamo quindi realizzare wafer più grandi nel silicio che nell'arseniuro di gallio (attualmente fino a un diametro di 300 mm per il silicio, contro 150 mm per l'arseniuro di gallio).