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      氧化鎵材料潛力

      2021-05-29 13:52:46

      近年來氧化鎵晶體生長技術的突破性進展,極大地推動了相關的薄膜外延、日盲探測器、功率器件、高亮度紫外LED等器件的研究,是國際上超寬禁帶半導體領域的研究熱點。

      氧化鎵材料潛力

      氧化鎵(β-Ga2O3)作為繼GaN和SiC之后的下一代超寬禁帶半導體材料,其禁帶寬度約為4.8 eV,理論擊穿場強為8 MV/cm,電子遷移率為300 cm2/Vs,因此β-Ga2O3具有4倍于GaN,10倍于SiC以及3444倍于Si的技術指標。同時通過熔體法(生長藍寶石襯底的方法)可以獲得低缺陷密度(103~104 cm-2)的大尺寸β-Ga2O3襯底,使得β-Ga2O3器件的成本相比于GaN以及SiC器件更低。隨著高鐵、電動汽車以及高壓電網輸電系統的快速發展,全世界急切的需要具有更高轉換效率的高壓大功率電子電力器件。β-Ga2O3功率器件在與GaN和SiC相同的耐壓情況下,導通電阻更低、功耗更小、更耐高溫、能夠極大地節約上述高壓器件工作時的電能損失,因此Ga2O3提供了一種更高效更節能的選擇。

      氧化鎵

      Ga2O3能與氟氣反應,生成GaF3,Ga2O3溶于50%的HF中得到產物GaF3·3H2O. Ga2O3能溶于微熱的稀硝酸、稀鹽酸和稀硫酸中。經過灼燒的Ga2O3不溶于這些酸甚至于濃硝酸,也不溶于強堿的水溶液中,只能通過NaOH、KOH或KHSO4和K2S2O7一起熔融才能使它溶解。與過量兩倍的NH4Cl在250℃一起熔融生成氯化鎵。在紅熱時,Ga2O3與石英反應形成玻璃體,但冷卻時沒有新化合物生成。紅熱時也能和上釉的瓷坩堝發生反應。

      在加熱的條件下,Ga2O3能與許多金屬氧化物發生反應?,F已測定了堿金屬氧化物反應(高于400℃)所得到的鎵酸鹽M(I)GaO2的晶體結構,與Al2O3和Ln2O3一樣,它與MgO、ZnO、CoO、NiO和CuO反應能形成尖晶石型的M(II)Ga2O4. 與三價金屬氧化物反應的產物M(III)GaO3通常有鈣鈦礦或石榴石型結構(如鑭系鎵酸鹽LnGaO3). 而且有更為復雜的三元氧化物。人們研究過有關用于激光、磷光和發光材料的鎵的混合氧化物。認為鎵酸鹽的發光性質歸之于氧的空缺。因為FeGaO3有令人感興趣的電磁性質(即壓電性和鐵磁性),所以它的合成、穩定性和晶體結構已被人們廣泛地研究。

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      氧化鎵氧化銦


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