Kovinski terminator - galij
Kakšen element je galij?
Galij je v skupini IIIA četrte periode periodnega sistema elementov. Tališče čistega galija je zelo nizko, le 29,78 stopinje, vendar je njegovo vrelišče kar 2204,8 stopinje. Poleti ga večina obstaja v tekoči obliki in se ga lahko stopi na dlani. Iz zgornjih lastnosti lahko razberemo, da je razlog, zakaj galij razjeda druge kovine, ravno njegovo nizko tališče. Ko tekoči galij tvori zlitino z drugimi kovinami, lahko opazimo zgoraj omenjeni čarobni pojav. Njegova vsebnost v zemeljski skorji je le približno 0,001%. Šele pred 140 leti so ljudje odkrili njegov obstoj. Ruski kemik Mendelejev je leta 1871 ob povzemanju periodnega sistema elementov predvidel, da bo za cinkom aluminij Spodaj je tudi element, ki ima podobne lastnosti kot element aluminij, ki se imenuje "aluminiju podoben element". Leta 1875 je francoski znanstvenik Bois-Baudran med preučevanjem vzorcev spektralnih linij kovinskih elementov iste družine odkril nenavaden svetlobni pas v sfaleritu (ZnS), s čimer je našel ta "aluminiju podoben element" in nato uporabil svoje ime po njegova domovina, Francija (Galija, latinsko Galija), je simbol Ga, ki predstavlja element. Zato je v zgodovini odkrivanja kemičnih elementov galij postal prvi element, ki je bil napovedan in nato potrjen v poskusih.
"Navigator" v elektronski informacijski dobi
Galij sam po sebi ni polprevodnik, toda niz spojin na osnovi galija, ki nastanejo z arzenom, dušikom, selenom, telurijem, fosforjem, antimonom ter drugimi kovinami in nekovinami, so vsi visokokakovostni polprevodniški materiali in so pomembni materiali za razvoj mikroelektronske naprave in optoelektronske naprave. Lahko celo rečemo, da galij vodi razvojno smer polprevodniških materialov in je krmar elektronske informacijske dobe.
Galijev arzenid (GaAs) je predstavnik druge generacije polprevodniških materialov. Zaradi visoke cene je znan kot "polprevodniški aristokrat". Ima prednosti visoke frekvence, visoke hitrosti, odpornosti na visoke temperature, dobre zmogljivosti pri nizkih temperaturah, nizkega hrupa in močne odpornosti na sevanje. , zato zavzema pomembno mesto na področju mikroelektronskih naprav. Galijev arzenid se lahko podvoji kot polizolacijski material in polprevodniški material. Polizolacijski materiali galijevega arzenida se večinoma uporabljajo v radarju, satelitskem televizijskem oddajanju, komunikacijah z mikrovalovnimi in milimetrskimi valovi, brezžičnih komunikacijah in komunikacijah z optičnimi vlakni; polprevodniški galijev arzenidni materiali se večinoma uporabljajo v optičnih komunikacijskih aktivnih napravah (LD), polprevodniških svetlečih diodah (LED), laserjih v vidni svetlobi, skoraj infrardečih laserjih, visokozmogljivih laserjih s kvantnimi vrtinami in visoko učinkovitih sončnih celicah ter drugih optoelektronskih poljih . Poleg tega ima galijev arzenid pomembno vlogo na vojaškem področju in se uporablja predvsem v radarju, elektronskem bojevanju, satelitskih komunikacijah itd., od tega je delež radarskih aplikacij približno 60 %.
Galijev nitrid (GaN) je pomemben polprevodniški material tretje generacije z edinstvenimi elektromagnetnimi in optičnimi lastnostmi, kot so visoka stabilnost, visoka trdota, velika energijska vrzel in visoko tališče. Trenutno je eden najnaprednejših polprevodniških materialov na svetu. . Hitri polnilnik mobilnih telefonov, omenjen na začetku tega članka, je uporaba galijevega nitrida na področju hitrega polnjenja. S prednostmi večje moči, manjše velikosti in boljšega odvajanja toplote lahko polnilniki iz galijevega nitrida zlahka dosežejo visoko moč v majhni velikosti in so postopoma postali novi favoriti v industriji polnilnikov. Trenutno vojaška in vesoljska področja predstavljajo 40 % celotnega trga GaN naprav, največji trg aplikacij pa so še vedno radarski in sistemi za elektronsko bojevanje. Visokosvetleča modra svetleča dioda, ki sta jo na podlagi GaN razvila Isamu Akasaki in Hiroshi Amano z univerze Nagoya na Japonskem ter Shuji Nakamura s kalifornijske univerze v Santa Barbari v Združenih državah Amerike, je pomemben preboj na področju nove energije. prihranili svetlobne vire in postavili temelje za raziskave bele svetlobe LED. Rezultati so leta 2014 prejeli tudi Nobelovo nagrado za fiziko.
Galijev oksid (Ga2O3) je tipičen predstavnik četrte generacije polprevodnikov in ga imenujejo celo »nova zvezda na polprevodniškem nebu«. Kot nastajajoči močnostni polprevodniški material s širšim pasovnim razmakom in odličnimi lastnostmi luminescence kot polprevodniški materiali tretje generacije silicijev karbid (SiC) in galijev nitrid (GaN) ima prednosti pri uporabi na področju visokozmogljivih in optoelektronskih naprav. vse bolj očitno. V zadnjih letih je prelomni napredek v tehnologiji rasti kristalov galijevega oksida močno spodbudil raziskave sorodne tankoslojne epitaksije, ultravijoličnih LED z visoko svetlostjo in drugih naprav ter postal mednarodna raziskovalna točka na področju polprevodnikov z ultra širokim pasovnim razmakom.