29-07-2023
Нитрид галлия | |
__ Ga __ N |
|
Общие | |
---|---|
Химическая формула | GaN |
Физические свойства | |
Состояние (ст. усл.) | жёлтый порошок |
Молярная масса | 83.73 г/моль |
Плотность | 6.15 г/см³ |
Термические свойства | |
Температура плавления | >2500[1] °C |
Теплопроводность (ст. усл.) | 1.3 Вт/(м·K) |
Химические свойства | |
Растворимость в воде | реагирует г/100 мл |
Оптические свойства | |
Показатель преломления | 2.429 |
Структура | |
Координационная геометрия | тетраэдральная, пространственная группа C6v4-P63mc |
Кристаллическая структура | структуры вюрцита |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 25617-97-4 |
RTECS | LW9640000 |
Нитрид галлия — бинарное неорганическое химическое соединение галлия с азотом. Широко используется в светодиодах с 1990 года. Соединение представляет собой очень жесткий материал, который имеет кристаллическую структуру вюрцита. Широкая запрещенная зона — 3,4 эВ, говорит о его особых свойствах при применении в опто-электронных, мощных и высокочастотных устройствах. Его чувствительность к ионизирующему излучению низка (так же как и для других нитридов III группы), что делает его подходящим материалом для массивов солнечных батарей на спутниках. Из-за того что транзисторы из нитрида галлия могут работать при более высоких температурах и напряжениях, чем транзисторы из арсенида галлия, они становятся более привлекательными для применения в усилителях мощности СВЧ.
Содержание |
Является важным прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3.39 эВ при 300 K. Нитрид галлия очень тяжелый, механически стабильный материал с большой теплоемкостью[2]. В чистом виде он способен противостоять растрескиванию и может храниться как тонкая пленка на сапфире или карбиде кремния, несмотря на несоответствие в их постоянных решетки[2]. Нитрид галлия может быть легирован с кремнием, либо с кислородом[3] формируя N-тип и с магнием формируя P-тип[4]; однако, атомы кремния и магния изменяют путь роста кристаллов GaN, представляя собой статическое растяжение, что и делает их ломкими[5]. Соединения нитрида галлия, как правило, обладают высокой пространственной частотой дефекта (порядка 100 млн до 10 млрд дефектов на см²)[6].
Детали, созданные на основе нитрида галлия, являются очень чувствительными к электростатическим разрядам[7].
Широко используется для создания светодиодов, полупроводниковых лазеров, сверхвысокочастотных транзисторов.
Кристаллический нитрид галлия высокого качества может быть получен при низкой температуре методом технологии осаждения слоя буфером[8]. Высококачественный кристалл нитрида галлия привел к тому, что были открыты полупроводник p-типа данного соединения[4], p — n-переход голубых/УФ-светодиодов[4] и эмиссия при комнатной температуре[9] (необходимая для лазерного излучения)[10]. Это привело к коммерциализации высокопроизводительных синих светодиодов и долгосрочной жизни фиолетово-лазерных диодов, а также дало развитие устройств на основе нитридов, таких как детекторы УФ и высокоскоростных полевых транзисторов.
Высокая яркость светодиодов из GaN завершила ряд эмиссии основных цветов — это позволило создать полноцветные светодиодные дисплеи[11].
Нитриды (полупроводники) третьей группы признаны одними из самых перспективных материалов для изготовления оптических приборов в видимой коротковолновой и УФ-области. Потенциальные рынки для высокомощных/высокочастотных приборов на основе GaN включают в себя СВЧ (радиочастотные усилители мощности) и высоковольтные коммутационные устройства для электрических сетей. Большая ширина запрещенной зоны означает, что производительность транзисторов из нитрида галлия сохраняется вплоть до высоких температур, по сравнению с кремниевыми транзисторами. Первый нитрид галлия экспериментально показали в полупроводниковых полевых транзисторах в 1993 году[12]; сейчас эта область активно развивается.
Кристаллы нитрида галлия могут быть выращены сплавом Na и Ga, проводимый при давлении 100 атм в атмосфере N2 при температуре 750 °C (присутствие давления обуславливается тем, что галлий не будет реагировать с азотом ниже 1000 °C при обычном давлении). Нитрид галлия создается двумя путями:
Токсикология нитрида галлия не была полностью изучена. Пыль вызывает раздражение кожи, глаз и легких. Источниками нитрида галлия могут быть промышленные предприятия.
Нитрид галлия.