砷化镓

镓

镓在地壳中的含量不算太少，约占十万分之二，比锡还多。可是，提炼镓却比提炼锡困难得多，这是因为镓在大自然中很分散，没有形成集中的镓矿。平时，在某些煤灰、铁矿、锑铅矿、铜矿中，含有少量镓。

镓在常温下，看上去象一块锡，如果你想把它放在手心里，它马上就熔化了，成为银亮的小珠。原来镓的熔点很低，只有29．8℃。镓的熔点虽然很低，可是沸点却非常高，竟高达2070℃!人们就利用镓的这个特性来制造测量高温的温度计，人们常用这种温度计来测量反应炉、原子反应堆的温度。

镓具有较好的铸造特性，由于它“热缩冷胀”，被用来制造铅字合金，使字体清晰。在原子能工业中，用镓作为热传导介质，把反应堆中的热量传导出来。

镓与许多金属，如铋、铅、锡、镉，铟、铊等，生成熔点低于60℃的易熔合金。其中如含铟25％的镓铟合金(熔点16℃)，含锡8％的镓锡合金(熔点20℃)，可以用在电路熔断器和各种保险装置上，温度一高，它们就会自动熔化断开，起到安全保险的作用。

砷化镓

（gallium arsenide）化学式 GaAs。黑灰色固体，熔点 1238℃。它在600℃以下，能在空气中稳定存在，并且不为非氧化性的酸侵蚀。砷化镓可作半导体材料，性能比硅更优良。它的禁带宽度大，电子迁移率高，介电常数小，能引入深能级杂质，电子有效质量小，能带结

构特殊，具有双能谷导带，可以制备发光器件、半导体激光器、微波体效应器件、太阳能电池和高速集成电路等，广泛用于雷达、电子计算机、人造卫星、宇宙飞船等尖端技术中。

GaAs拥有一些比Si还要好的电子特性，如高的饱和电子速率及高的电子移动率，使得GaAs可以用在高于250 GHz的场合。如果等效的GaAs和Si元件同时都操作在高频时，GaAs会拥有较少的噪声。也因为GaAs有较高的崩溃电压，所以GaAs比同样的Si元件更适合操作在高功率的场合。因为这些特性，GaAs电路可以运用在移动电话、卫星通讯、微波点对点连线、雷达系统等地方。GaAs曾用来做成Gunn diode (中文翻做甘恩二极管或微波二极管，中国大陆地区叫做耿氏二极管) 以发射微波。

GaAs的的另一个优点：它是直接能隙的材料，所以可以用来发光。而Si是间接能隙的材料，只能发射非常微弱的光。(但是，最近的技术已经可以用Si做成LED和运用在雷射。)

砷化镓在当代微电子和光电子产业中发挥着重要的作用，其产品50%应用在军事、航天方面，30%用于通信方面，其余用于网络设备、计算机和测试仪器。由于砷化镓优良的高频特性，它被广泛用于制造无线通信和光通信器件，半绝缘砷化镓单晶已经成为制造大功率微波、毫米波通信器件和集成电路的主要材料。

在半导体产业的发展中，一般将硅、锗称为第一代半导体材料；将砷化镓、磷化锢、磷化镓、砷化锢、砷化铝及其合金等称为第二代半导体材料；而将宽禁带(Eg>2.3eV)的氮化镓、碳化硅、硒化锌和金

刚石等称为第三代半导体材料。上述材料是目前主要应用的半导体材料，三代半导体材料代表品种分别为硅、砷化镓和氮化镓。

砷化镓材料的电子迁移率是硅的6倍多，其器件具有硅器件所不具有的高频、高速和光电性能，并可在同一芯片同时处理光电信号，被公认是新一代的通信用材料。随着高速信息产业的蓬勃发展，砷化镓成为继硅之后发展最快、应用最广、产量最大的半导体材料。同时，其在军事电子系统中的应用日益广泛，并占据不可取代的重要地位。

砷化镓的国内外市场需求

目前，砷化镓单晶和抛光片处于卖方市场，4英寸和6英寸产品供不应求。国际各大通讯厂商纷纷将砷化镓芯片产能扩大，并在全球抢购砷化镓抛光片与外延片。根据硅谷Strategies公司的测算，2005年全球基于砷化镓材料的无线通信器件市场需求为25亿美元，其中砷化镓抛光片与外延片的需求为10亿美元，年增长率达到30％。

砷化镓的国内外生产情况

国外情况

美国主要产商M/A-COM,RFMD,Raytheon,Anadigics, Conexant；欧洲主要产商Infineon and Filtronics；日本主要公司Matsushita, Mitsubishi, NEC and Fujitsu；韩国主要公司CTI, Eoncom, Telfron, ASB, Knowledge-On, FCI, Neosemtek, KMK Tech等，都纷纷积极寻求成本低的代工制造商。

国内情况

总投资2500万美元的中科晶电公司，目前已经形成月产2—3英

寸砷化镓晶片5万片，4—6英寸砷化镓晶片5000片的产能，扩产后预计月产达到2—3寸砷化镓晶片10万片，4—6英寸砷化镓晶片5万片。国芯半导体公司投资2980万美元的4英寸砷化镓化合物半导体芯片工业生产线是我国首条砷化镓芯片工业生产线，年生产能力为4.2万片。佳昌科技计划项目总投资21936万元，年生产能力为5万片6英寸砷化镓单晶片，产值1.5亿美元，利税6300万美元。

砷化镓产业特点

一是环保无污染；二是属于受扶持高科技产业；三是利润税收高；四是市场前景好。

技术：属成熟技术。

GaAs生产方式有别于传统的硅晶圆生产方式，GaAs生产需要采用磊晶技术，这种磊晶圆的直径通常为4―6英寸，比硅晶圆的12英寸要小得多，因此，制备其磊晶圆需要特别的机台。目前，常用于GaAs 制备的技术有几种，主要有LPE和MOVPE等。