
金属镓固态为淡蓝色,液态呈银白色,熔点29.93`C,沸点2403`C,密度5.9g电阻率27x10-8fI•m,液态镓的蒸气压很低,1350℃时仅为133.3Pa,在所有元素中,镓的液态温度范围最宽(从29.93-2403'C),由于固态镓的结构复杂,液态镓易出现过冷现象,在快速冷却时,液体镓可以在一40℃的过冷状态下仍保持液态。液态镓转为固态时,镓体积膨胀,膨胀率达3.2%,液态镓几乎能润湿所有物质的表面,具有优良的浇注性能,镓能迅速扩散到某些金属的晶格内,在高温下能和许多金属生成合金。
(2)镓的化学特性:
镓的外电子层构型为「Ar]3d104s2p1,有+1--+3三种价态,其中以+3价化合物最稳定。镓在常温空气中稳定,260℃时才开始和氧作用,100℃时钵不和水作用,但200℃时高压水蒸气会氧化镓生成氢氧化镓。镓的化学性质和锌、铝相似,属于两性元素。和铝相似,既能溶于酸,又能溶于碱。镓的化学活性和锌相近,但不如铝活泼。镓缓慢溶于硫酸和盐酸中,室温下不溶于硝酸,但溶于热的硝酸、高氯酸、氢氟酸和王水中。随纯度提高,镓在酸和碱中溶解速度变慢,镓能和卤素作用生成各种卤化物,和硫、硒、磷、砷、锑生成半导体性质的化合物,金属镓腐蚀很强,镓对人体无害,是一种安全金属!
第四代半导体材料:以氧化镓(Ga2O3)为代表
作为新型的宽禁带半导体材料,氧化镓(Ga2O3)由于自身的优异性能,凭借其比第三代半导体材料SiC和GaN更宽的禁带,在紫外探测、高频功率器件等领域吸引了越来越多的关注和研究。
氧化镓是一种宽禁带半导体,禁带宽度Eg=4.9eV,其导电性能和发光特性良好,因此,其在光电子器件方面有广阔的应用前景,被用作于Ga基半导体材料的绝缘层,以及紫外线滤光片。
第四代半导体的发展背景
随着量子信息、人工智能等高新技术的发展,半导体新体系及其微电子等多功能器件技术也在更新迭代。虽然前三代半导体技术持续发展,但也已经逐渐呈现出无法满足新需求的问题,特别是难以同时满足高性能、低成本的要求。
此背景下,人们将目光开始转向拥有小体积、低功耗等优势的第四代半导体。第四代半导体具有优异的物理化学特性、良好的导电性以及发光性能,在功率半导体器件、紫外探测器、气体传感器以及光电子器件领域具有广阔的应用前景。
目前具有发展潜力成为第四代半导体技术的主要材料体系主要包括:窄带隙的锑化镓、铟化砷化合物半导体;超宽带隙的氧化物材料;其他各类低维材料如碳基纳米材料、二维原子晶体材料等。
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