Chất kết thúc kim loại - gali
Gallium là loại nguyên tố gì?
Gallium thuộc nhóm IIIA thuộc chu kỳ thứ tư của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Điểm nóng chảy của gali nguyên chất rất thấp, chỉ 29,78 độ, nhưng điểm sôi của nó cao tới 2204,8 độ. Vào mùa hè, phần lớn nó tồn tại ở dạng lỏng và có thể tan chảy trong lòng bàn tay bạn. Từ những tính chất trên, chúng ta có thể hiểu rằng nguyên nhân gali ăn mòn các kim loại khác chính là do nó có nhiệt độ nóng chảy thấp. Khi gali lỏng tạo thành hợp kim với các kim loại khác, chúng ta có thể thấy hiện tượng kỳ diệu kể trên. Hàm lượng của nó trong vỏ trái đất chỉ chiếm khoảng 0,001%. Phải đến 140 năm trước con người mới phát hiện ra sự tồn tại của nó. Năm 1871, khi tổng hợp bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nhà hóa học người Nga Mendeleev đã dự đoán rằng sau kẽm là nhôm. Ngoài ra còn có một nguyên tố ở dưới có tính chất tương tự nguyên tố nhôm, được gọi là “nguyên tố giống nhôm”. Năm 1875, khi đang nghiên cứu các vạch quang phổ của các nguyên tố kim loại cùng họ, nhà khoa học người Pháp Bois-Baudran đã phát hiện ra một dải ánh sáng kỳ lạ trong sphalerite (ZnS), từ đó tìm ra “nguyên tố giống nhôm” này và sau đó sử dụng tên gọi của riêng mình để đặt theo tên của nó. quê hương của nó, Pháp (Gaul, Latin Gallia), ký hiệu là Ga để đại diện cho nguyên tố này. Vì vậy, trong lịch sử khám phá nguyên tố hóa học, gali trở thành nguyên tố đầu tiên được dự đoán và sau đó được xác nhận trong các thí nghiệm.
“Người dẫn đường” trong thời đại thông tin điện tử
Bản thân Gallium không phải là chất bán dẫn, mà một loạt các hợp chất dựa trên gali được hình thành với asen, nitơ, selen, Tellurium, phốt pho, antimon và các kim loại và phi kim loại khác đều là vật liệu bán dẫn chất lượng cao và là vật liệu quan trọng cho sự phát triển của thiết bị vi điện tử và thiết bị quang điện tử. Thậm chí có thể nói gali dẫn đầu hướng phát triển của vật liệu bán dẫn và là hoa tiêu của kỷ nguyên thông tin điện tử.
Gallium arsenide (GaAs) là đại diện của thế hệ vật liệu bán dẫn thứ hai. Nó được mệnh danh là "quý tộc bán dẫn" vì giá cao. Nó có ưu điểm là tần số cao, tốc độ cao, chịu nhiệt độ cao, hiệu suất nhiệt độ thấp tốt, tiếng ồn thấp và khả năng chống bức xạ mạnh. , vì vậy nó chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực thiết bị vi điện tử. Gallium arsenide có khả năng vừa là vật liệu bán cách điện vừa là vật liệu bán dẫn. Vật liệu gallium arsenide bán cách điện chủ yếu được sử dụng trong radar, truyền hình vệ tinh, truyền thông sóng vi ba và milimet, truyền thông không dây và truyền thông sợi quang; Vật liệu gallium arsenide bán dẫn chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị hoạt động truyền thông quang học (LD), điốt phát sáng bán dẫn (LED), laser ánh sáng khả kiến, laser cận hồng ngoại, laser công suất cao giếng lượng tử và pin mặt trời hiệu suất cao và các lĩnh vực quang điện tử khác . Ngoài ra, gallium arsenide đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực quân sự và chủ yếu được sử dụng trong radar, tác chiến điện tử, thông tin vệ tinh, v.v., trong đó tỷ lệ ứng dụng radar là khoảng 60%.
Gallium nitride (GaN) là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba quan trọng với các đặc tính điện từ và quang học độc đáo như độ ổn định cao, độ cứng cao, khoảng cách năng lượng rộng và điểm nóng chảy cao. Nó hiện là một trong những vật liệu bán dẫn tiên tiến nhất trên thế giới. . Bộ sạc nhanh điện thoại di động được đề cập ở đầu bài viết này là ứng dụng của gallium nitride trong lĩnh vực sạc nhanh. Với ưu điểm là công suất cao hơn, kích thước nhỏ hơn và tản nhiệt tốt hơn, bộ sạc gallium nitride có thể dễ dàng đạt được công suất cao trong kích thước nhỏ và dần trở thành sản phẩm được yêu thích mới trong ngành sạc. Hiện tại, lĩnh vực quân sự và hàng không vũ trụ chiếm 40% tổng thị trường thiết bị GaN và thị trường ứng dụng lớn nhất vẫn là hệ thống radar và tác chiến điện tử. Đi-ốt phát quang màu xanh có độ sáng cao được phát triển dựa trên GaN bởi Isamu Akasaki và Hiroshi Amano thuộc Đại học Nagoya ở Nhật Bản và Shuji Nakamura thuộc Đại học California, Santa Barbara ở Hoa Kỳ là một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực năng lượng mới- tiết kiệm nguồn sáng và đặt nền móng cho việc nghiên cứu đèn LED ánh sáng trắng. Kết quả này cũng đã đoạt giải Nobel Vật lý năm 2014.
Gallium oxit (Ga2O3) là đại diện tiêu biểu của thế hệ chất bán dẫn thứ tư và thậm chí còn được gọi là “ngôi sao mới trên bầu trời bán dẫn”. Là một vật liệu bán dẫn năng lượng mới nổi, với dải tần rộng hơn và đặc tính phát quang tuyệt vời hơn so với vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba cacbua silic (SiC) và gali nitrit (GaN), nó có lợi thế ứng dụng trong lĩnh vực thiết bị quang điện tử và công suất cao. ngày càng rõ ràng. Trong những năm gần đây, tiến bộ đột phá trong công nghệ tăng trưởng tinh thể oxit gali đã thúc đẩy đáng kể việc nghiên cứu epitaxy màng mỏng liên quan, đèn LED tia cực tím độ sáng cao và các thiết bị khác, đồng thời trở thành điểm nóng nghiên cứu quốc tế trong lĩnh vực chất bán dẫn dải cực rộng.