Arseniuro de galio | |||||
__ Ga __ As Malla cristalina de arseniuro de galio Cristal de arseniuro de galio |
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Identificación | |||||
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Nombre IUPAC | Arseniuro de galio | ||||
N o CAS | |||||
N o ECHA | 100,013,741 | ||||
N o CE | 215-114-8 | ||||
N o RTECS | LW8800000 | ||||
PubChem | 14770 | ||||
Sonrisas |
[Ga] # [As] , |
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InChI |
InChI: InChI = 1 / As.Ga / rAsGa / c1-2 |
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Apariencia | sólido cristalino gris oscuro | ||||
Propiedades químicas | |||||
Fórmula bruta | Ga como | ||||
Masa molar | 144,645 ± 0,001 g / mol As 51,8%, Ga 48,2%, |
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Propiedades físicas | |||||
T ° fusión | 1239,9 ° C | ||||
Densidad | 5318 kg · m -3 | ||||
Propiedades electronicas | |||||
Banda prohibida | 1.424 eV | ||||
Movilidad electrónica | a 300 K: 9200 cm² / (V s) | ||||
Movilidad de agujeros | a 26,85 ° C : 400 cm 2 · V -1 · s -1 | ||||
Masa efectiva del electrón | 0,067 m e | ||||
Masa efectiva del agujero de luz | 0,082 m e | ||||
Masa efectiva de agujero pesado | 0,45 m e | ||||
Cristalografía | |||||
Estructura típica | Esfaleritis (blenda) | ||||
Parámetros de malla | 0.56533 nm | ||||
Precauciones | |||||
SGH | |||||
Peligro H301, H331, H410, P261, P301, P304, P310, P321, P340, P405, P501, H301 : Tóxico en caso de ingestión H331 : Tóxico en caso de inhalación H410 : Muy tóxico para los organismos acuáticos con efectos duraderos P261 : Evite respirar el polvo / humo / gas / niebla / vapores / aerosoles. P301 : En caso de ingestión: P304 : Tras inhalación: P310 : Llamar inmediatamente a un CENTRO DE INFORMACIÓN TOXICOLÓGICA oa un médico. P321 : Tratamiento específico (ver… en esta etiqueta) . P340 : Transportar a la víctima al exterior y mantenerla en reposo en una posición confortable para respirar. P405 : Tienda cerrada. P501 : Eliminar el contenido / el recipiente en ... |
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NFPA 704 | |||||
1 3 2 W | |||||
Otra información | tóxico, se descompone en arsénico (muy tóxico) | ||||
Transporte | |||||
66 : material muy tóxico Número ONU : 1557 : COMPUESTO ARSÉNICO SÓLIDO, NSA, inorgánico, en particular: arseniatos, nos, arsenitos nos y sulfuros de arsénico, nos Clase: 6.1 Etiqueta: 6.1 : Sustancias tóxicas Envasado: Grupo de embalaje I : mercancías muy peligrosas;
60 : material tóxico o con un grado menor de toxicidad Número ONU : 1557 : COMPUESTO ARSÉNICO SÓLIDO, NSA, inorgánico, en particular: arseniatos, nos, arsenitos, nos y sulfuros de arsénico, nos Clase: 6.1 Etiqueta: 6.1 : Tóxico Sustancias Embalaje: Grupo de embalaje II / III : peligro medio / bajo. |
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Clasificación IARC | |||||
Grupo 1: Carcinógeno para los seres humanos | |||||
Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |||||
El arseniuro de galio es un compuesto químico de fórmula empírica GaAs que pertenecen a la familia de semiconductores III - V . Este material es un semiconductor en hueco directo que tiene una estructura cristalina de esfalerita de tipo cúbico (mezcla de zinc).
Se utiliza en particular para la producción de componentes microondas , circuitos integrados monolíticos de microondas , componentes optoelectrónicos , de diodos emisores de luz en el infrarrojo , para diodos láser , de células fotovoltaicas y ventanas ópticas. Se dice que GaAs es " III - V " porque el galio y el arsénico se encuentran respectivamente en el grupo 13 y el grupo 15 de la tabla periódica , antes llamado columna III B y columna V B, y por lo tanto tres y cinco electrones de valencia .
El arseniuro de galio se usa comúnmente como sustrato para el crecimiento epitaxial de otros III - V como el arseniuro de galio indio In x Ga 1 - x Asy arseniuro de aluminio-galio Al x Ga 1 - x As.
El arseniuro de galio tiene una estructura cristalina similar a una mezcla , una de las formas cristalinas del sulfuro de zinc ZnS. Teniendo en cuenta que los átomos de galio ocupan los nodos de una red cúbica centrada (CFC), los átomos de arsénico ocupan cuatro de los ocho sitios tetraédricos de la malla , y viceversa.
El arseniuro de galio se puede preparar directamente por reacción directa entre arsénico puro y galio , un principio utilizado en muchos procesos industriales:
Otros métodos para formar películas delgadas de GaAs incluyen:
En la industria, el grabado en húmedo de arseniuro de galio se realiza usando un oxidante como peróxido de hidrógeno o agua bromada .
El arseniuro de galio es oxidable en el aire, lo que degrada su desempeño como semiconductor. Es posible pasivar su superficie depositando sobre ella una capa cúbica de sulfuro de galio (II) GaS.
El crecimiento de arseniuro de galio en presencia de un exceso de arsénico conduce a la introducción de defectos cristalinos , en particular antisitas, en este caso, átomos de arsénico que ocupan sitios devueltos a átomos de galio en la red cristalina . Las propiedades electrónicas de estos defectos fijan el nivel de fermi casi en el centro de la banda prohibida , por lo que el material tiene una baja concentración de todos los portadores de carga , tanto electrones como huecos . Por lo tanto, el material es similar a un semiconductor intrínseco (desprovisto de dopaje), pero es mucho más fácil de obtener en la práctica. Se dice que tales cristales son semi-aislantes, con referencia a su resistividad de 10⁷ a 10⁹ Ω · cm , significativamente más alta que la de un semiconductor, pero mucho más baja que la de un aislante como el vidrio.
El arseniuro de galio tiene algunas propiedades eléctricas superiores a las del silicio :
Estas propiedades hacen que el arseniuro de galio pueda utilizarse, en particular, en la fabricación de circuitos para teléfonos portátiles , comunicaciones por satélite, tecnología de microondas, así como ciertos dispositivos de radar . El arseniuro de galio también se utiliza en la fabricación del diodo Gunn .
Otra ventaja del arseniuro de galio es su gap directo (a diferencia del silicio que tiene un gap indirecto) que le permite emitir luz (el silicio emite muy poca luz, incluso si los avances tecnológicos recientes han permitido utilizarlo para fabricar LED o láseres ).
Las propiedades del arseniuro de galio, en particular su velocidad de conmutación, han hecho que parezca un material ideal, especialmente para aplicaciones informáticas. En la década de 1980, muchos creían que el mercado de la microelectrónica eventualmente estaría dominado por el arseniuro de galio, reemplazando al silicio. El primer intento de evolución provino de los proveedores de supercomputadoras Cray Research , Convex y Alliant. Cray desarrolló una máquina de arseniuro de galio, la cray-3, pero los esfuerzos de investigación financiera fueron insuficientes y la empresa quebró en 1995.
El silicio tiene tres ventajas principales sobre el arseniuro de galio.
En primer lugar, es particularmente abundante (es el elemento más abundante en la Tierra después del oxígeno ).
La segunda ventaja del silicio es la existencia de un óxido natural, el dióxido de silicio (SiO 2), un excelente aislante. Este aislante puede crecer fácilmente oxidando el silicio para formar la puerta del transistor. Sin embargo, esta ventaja se ha vuelto menos obvia con las nuevas tecnologías en las que la puerta del transistor se reemplaza por otro dieléctrico con una constante dieléctrica más alta. El arseniuro de galio no tiene un óxido natural con propiedades equivalentes.
La tercera ventaja es posiblemente la más importante. La falta de transistores de efecto de campo de canal P de arseniuro de galio de calidad no permite la implementación de la tecnología CMOS , mientras que con el silicio se pueden fabricar fácilmente transistores P y N para formar una puerta. CMOS.
Estas razones y su mayor costo significan que el arseniuro de galio no ha reemplazado al silicio en la mayoría de las aplicaciones.
El silicio también es menos frágil que el arseniuro de galio: por lo tanto, podemos hacer obleas más grandes en silicio que en arseniuro de galio (actualmente hasta un diámetro de 300 mm para el silicio, en comparación con 150 mm para el arseniuro de galio).