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      鎵--電子工業的“脊梁”

      2021-06-08 10:04:34

      在化學元素發現史上,鎵是DI一個先根據元素周期律預言,后在實驗中被發現證實的化學元素。鎵在地殼中的含量僅為0.0015%,鎵的熔點很低(29.75℃),在手掌上就可化為液態,而且鎵還具有熱縮冷脹性能。鎵的優良特性使其廣泛應用于半導體、太陽能、液態合金、醫療化工等諸多領域。


      電子工業的“脊梁”


      金屬鎵


      1871年,俄國化學家門捷列夫在總結元素周期表時,認為在鋅元素后面,鋁元素下面應該還有一個未被發現的元素,其性質與鋁元素相近,他稱之為“類鋁元素”。1875年,法國化學家布瓦博德蘭從閃鋅礦中找到了這個“類鋁元素”,他以Gallia(高盧,拉丁語中對法國的稱呼)一詞將該元素命名為Gallium,元素符號定Ga,中文名為“鎵”。


      在一定的條件下,鎵能與硫、硒、碲、磷、砷、銻等發生反應,從而生成鎵的系列化合物,它們都是優質的半導體材料,被廣泛應用于光電子領域和微波通信領域,被譽為是電子工業的“脊梁”。目前,消耗在半導體行業的金屬鎵資源大約占到了總消費量的80%~85%。隨著電子信息工業的發展以及鎵應用領域的拓展,金屬鎵的戰略地位也越來越凸顯。我國于2011年將鎵列為戰略儲備金屬,并開始重視對鎵的戰略儲備。


      砷化鎵是繼硅半導體材料之后的又一個應用*為廣泛的半導體材料。砷化鎵的*大特點是具有很好的光電性能,即在光照或外加電場的條件下,電子激發可以釋放出光能來,并且其光發射效率也要比其他半導體材料高一些。20世紀80年代,砷化鎵被廣泛應用到微波器件、激光器和發光二極管等產品中,被人們認為是*有發展前途的半導體材料。


      磷化鎵是制作半導體發光元件的又一個優質材料。20世紀70年代,科學家先后用磷化鎵作為基板開發出了可以發黃色、橙色和綠色光的發光二極管。到了80年代,砷化鋁鎵的應用導致了*一代高亮度發光二極管的誕生。到了90年代初,四元素半導體材料磷化鋁鎵銦的采用,使得發光二極管的發光效率有了很大的提高。用磷化鋁鎵銦制成的超高亮度紅色、橙色、黃色和綠色發光二極管,可以應用于戶外顯示領域。


      氮化鎵是Ⅲ-Ⅴ族半導體材料中*具有希望的寬禁帶光學材料,曾于20世紀90年代初成就了藍色LED的輝煌。而藍色LED的推出,又帶來了白光LED照明的新紀元。目前,LED照明技術路線主要有三條,分別為藍寶石、碳化硅和硅襯底氮化鎵基LED技術路線。其中,前兩條技術路線分別是以日本和美國為主發展起來的,而第三條技術路線是由我國發展起來的,有力地提升了我國LED技術在國際上的地位。我國科學家研制的硅襯底高光效氮化鎵基藍色發光二極管獲得2015年度國家技術發明一等獎。


      如今,氮化鎵材料的研究與應用已成為全球半導體領域的前沿和熱點,并成為研制微電子器件、光電子器件的第三代半導體材料。較寬的直接帶隙、較強的原子鍵、較高的熱導率以及較穩定的化學性,使其在光電子、高溫大功率器件以及高頻微波器件等方面有著廣闊的應用前景。


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      氧化鎵氧化銦


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