在我们的现代世界中,镓的应用无处不在,如果没有镓带来的好处,现代生活将面目全非。
当您正在阅读 因此,距离我们最近的镓(Ga)原子很可能就在我们触手可及的计算设备中。当今笔记本电脑、手机和平板电脑中的 WiFi 和蓝牙设备都使用砷化镓(GaAs)半导体,利用其特性构建射频集成电路。近年来,移动设备充电器的体积变得更小,但由于使用了氮化镓(GaN)功率半导体芯片,因此功率更大,充电周期更快。
元素形式的镓熔点接近 30°C,在室温以上呈液态。与铟合金化后,熔点低于室温,加入锡后熔点进一步降低。由于熔点低,在需要室温下液态金属的应用中,镓合金系列成为汞的无毒替代品。在需要将热量从高温半导体芯片中带走的热界面应用中,对液态金属的研究越来越多。
当与 III-V 族半导体(砷化镓、氮化镓、磷化镓等)结合时,这些材料的电子和光学特性使其优于硅,尽管成本较高。虽然镓基半导体的电子带结构可提供更高的开关速度,但任何商业应用都必须在硅的低集成成本与集成电路制造成本之间取得平衡。
目前,金属镓的主要工业用途有
半导体应用,如集成电路、LED 和量子点
材料系统(砷化镓、氮化镓、磷化镓)
晶体硅片和镓 MOCVD 前驱体(TMG、TMGa)
用于液相外延的金属镓和用于制造 TMG/TMGa 的三氯化镓
电动汽车和风力发电机
在使用镓作为掺杂剂的强磁铁中
太阳能光伏发电
作为硅基太阳能电池中的 p 掺杂剂
在结合了镓、铟、铜和硒(CIGS)的薄膜太阳能电池中
特种电池
在高温亚硫酰氯锂电池的电解液中
LCD 和 OLED 显示屏
作为部分 IGZO(氧化铟镓锌)薄膜的氧化镓,用于形成晶体管,控制显示背板中像素的开关
你可以看到,与其他元素相比,镓及其化合物具有数量惊人的工业用途和独特而有趣的性质。萨姆-基恩(Sam Kean)的《消失的勺子》(https://www.amazon.com/Disappearing-Spoon-Madness-Periodic-Elements/dp/0316051632)是一本有趣好玩的读物。这本书讲述了关于元素周期表中各组元素的精彩而不寻常的故事,但书名直接与镓有关。要观看消失的勺子,请点击此处观看视频:https://youtu.be/t3tpj9hVbJU。