Арсенид галлия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Арсени́д га́ллия (GaAs) — химическое соединение галлия и мышьяка. Важный полупроводник, третий по масштабам использования в промышленности после кремния и германия. Используется для создания микроволновых монолитных микросхем, дискретных СВЧ (сверхвысокочастотных) транзисторов, светодиодов, лазерных диодов, диодов Ганна, туннельных диодов, фотоприёмников и детекторов ядерных излучений.

Физические свойства

Имеет вид тёмно-серых кристаллов, обладающих металлическим блеском и фиолетовым оттенком, температура плавления 1238 °CШаблон:Sfn.

По физическим характеристикам GaAs — более хрупкий и менее теплопроводный материал, чем кремний. Подложки из арсенида галлия гораздо сложнее для изготовления и примерно впятеро дороже, чем кремниевые, что ограничивает применение этого материала.

Химические свойства

Стабилен по отношению к кислороду и парам воды, содержащимся в воздухе вплоть до температуры 600 °C. Разлагается в растворах щелочей, с серной и соляной кислотами реагирует с выделением арсина, в азотной кислоте пассивируетсяШаблон:Sfn.

Электронные свойства

• Ширина запрещённой зоны при 300 K — 1.424 эВ
• Эффективная масса электронов — 0.067 m_e
• Эффективная масса лёгких дырок — 0.082 m_e
• Эффективная масса тяжёлых дырок — 0.45 m_e
• Подвижность электронов при 300 K — 8500 см²/(В·с)
• Подвижность дырок при 300 K — 400 см²/(В·с)

Некоторые электронные свойства GaAs превосходят свойства кремния. Арсенид галлия обладает более высокой подвижностью электронов, которая позволяет приборам работать на частотах до 250 ГГц.

Полупроводниковые приборы на основе GaAs генерируют меньше шума, чем кремниевые приборы на той же частоте. Из-за более высокой напряженности электрического поля пробоя в GaAs по сравнению с Si приборы из арсенида галлия могут работать при большей мощности. Эти свойства делают GaAs широко используемым в полупроводниковых лазерах, некоторых радарных системах. Полупроводниковые приборы на основе арсенида галлия имеют более высокую радиационную стойкость, чем кремниевые, что обусловливает их использование в условиях радиационного излучения (например, в солнечных батареях, работающих в космосе).

GaAs — прямозонный полупроводник, что также является его преимуществом. GaAs может быть использован в приборах оптоэлектроники: светодиодах, полупроводниковых лазерах.

Сложные слоистые структуры арсенида галлия в комбинации с арсенидом алюминия (AlAs) или тройными растворами Al_xGa_1-xAs (гетероструктуры) можно вырастить с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) или МОС-гидридной эпитаксии. Из-за практически идеального согласования постоянных решёток слои имеют малые механические напряжения и могут выращиваться произвольной толщины.

Параметры зонной структуры

Зонная структура GaAs.

• Ширина запрещённой зоны: в Г-долине E_g^Г — 1,519 эВ;
• Параметр Варшни: α(Г) — 0,5405 мэВ/К; β(Г) — 204 К
• Ширина запрещённой зоны в X-долине E_g^X — 1,981 эВ
• Параметр Варшни: α(X) — 0,460 мэВ/К; β(X) — 204 К
• Ширина запрещённой зоны в L-долине E_g^L — 1,815 эВ
• Параметр Варшни: α(L) — 0,605 мэВ/К; β(L) — 204 К
• Спин-орбитальное расщепление Δ_so — 0,341
• Эффективная масса электрона в Г-долине m_e^*(Г) — 0,067
• Продольная эффективная масса электрона в L-долине m_l^*(L) — 1,9
• Поперечная эффективная масса электрона в L-долине m_t^*(L) — 0,0754
• Продольная эффективная масса электрона в X-долине m_l^*(X) — 1,3
• Поперечная эффективная масса электрона в X-долине m_t^*(X) — 0,23
• Параметры Латтинжера: $\gamma$₁ — 6,98; $\gamma$₂ — 2,06; $\gamma$₃ — 2,93
• Упругие константы: c₁₁ — 1221 ГПа; c₁₂ — 566 ГПа; c₄₄ — 600 ГПа

Безопасность

Токсические свойства арсенида галлия детально не исследованы, но продукты его гидролиза токсичны.

Литература

• Шаблон:ХЭ

Ссылки

• Физические свойства арсенида галлия