砷化镓

CAS号 SMILES 化学式 摩尔质量
外观
密度 熔点 溶解性（水） 能隙 电子迁移率 热导率 折光度nD 晶体结构 空间群 配位几何 分子构型
识别 1303-00-0 Ga#As 性质 GaAs 144.645 g·mol⁻¹ 灰色立方晶体 5.316 g/cm
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1238 °C (1511 K) < 0.1 g/100 ml (20 °C) 1.424 eV300 K 2 8500 cm /(V*s) (300 K) 0.55 W/(cm*K) (300 K) 3.3 结构 闪锌矿结构 2 T2年，H.Welker首先提出了GaAs的半导体性质， 随后人们在GaAs材料制备、电子器件、太阳电池等 领域开展了深入研究。 20世纪60 年代，美国通用电气公司率先研究开发了 砷化镓，把它应用于超级计算机芯片的制作。日本 企业紧跟这个发明，大量开发生产砷化镓，并将其 应用范围扩大到激光器中的二极管，成功制作出了 GaAs半导体激光器。 而在1963年发现的耿氏效应，使得GaAs的研究和应 用日益广泛，已经成为目前生产工艺最成熟、应用 最广泛的化合物半导体材料，它不仅是仅次于硅材 料的微电子材料，而且是主要的光电子材料之一， 在太阳电池领域也有一定的应用。
•GaAs的基本性质 •GaAs的发展历史 •GaAs单晶材料的制备 •GaAs的应用
砷化镓外观呈现为黑灰色固体，是一 种重要的半导体材料。属Ⅲ－Ⅴ族化 合物半导体。属于闪锌矿型晶格结构， 其晶格常数5.65×10-10m，熔点 1238℃，禁带宽度1.4电子伏。 它在600℃以下，能在空气中稳定存 在，且不溶于盐酸，但可溶于硝酸和 王水。 其最大特点是光电特性，它的光发射 效率比其它半导体材料高，用它不仅 可以制作发光二极管、光探测器，还 能制备半导体激光器，广泛应用于光 通信、光计算机和空间技术。
工艺过程： (1)熔化多晶料； (2)开始生长时坩埚底 部<100>方向的籽晶处 于慢速降温的温度梯度； (3)为调节化学计量比 在熔体上方保持一定的 As压； (4)生长完毕时晶体慢 速冷却到室温。
砷化镓器件主要包括光电器件和微波器件两大类。砷化镓以及 其他Ⅲ-Ⅴ族化合物具有直接跃迁的能带结构，在光电应用方 面处于有利的地位。常用的光电器件有:AlxGaAs/GaAs和 InGaxPAsy/InP两种结构的双异质结激光器，红外和可见光发 光管，砷化镓太阳电池。在微波器件方面，砷化镓的高迁移率 和低有效质量使器件得以在更高频率下工作。另外，基于电子 转移效应，已研制出耿氏管一类器件。70年代初，由于高质量 砷化镓外延材料和精细光刻工艺的突破，砷化镓肖特基势垒场 效应晶体管(MESFET)取得了显著的进展，频率、增益和噪声等 参数均优于硅场效应晶体管。超晶格结构的出现为高电子迁移 率晶体管(HEMT)的研制成功创造了条件。
液封直拉法的过程：在一 密闭的高压容器内设计好的热 系统中，放置一热解氮化硼 （PBN）坩埚，坩埚中装入化 学计量比的元素砷、镓和液封 剂氧化硼，升温至砷的三相点 后，砷液化和镓发生反应，生 成砷化镓多晶，将砷化镓多晶 熔化后，将一颗籽晶与砷化镓 熔体相接，通过调整温度，使 砷化镓熔体按一定晶向凝固到 籽晶上，实现晶体生长。
将固态的镓和砷原料装入一个熔融石英制的安瓿中，然后将其密封。多数情况下， 安瓿包括一个容纳固体砷的独立腔室，它通过一个有限的孔径通向主腔，这个含 砷的腔室可以提供维持化学配比所需的砷过压。安瓿安置在一个SiC制的炉管内， 炉管责置于一个半圆形的，通常也是SiC制的槽上。然后炉管的加热炉体移动， 并通过填料，开始生长过程。通常采取这种反过来的移动方式，而不是让填料移 动通过炉体，是为了减少对晶体结晶的扰动。进行炉温的设置，使得填料完全出 于炉体内时，能够完全熔化，这样，当炉体移过安瓿时，安瓿底部的熔融GaAs填 料再结晶，形成一种独特的“D“形晶体。如果愿意，也可以安放籽晶，使之与 熔料相接触