磷化鎵
中文名：磷化鎵
CAS：12063-98-8
中文別名：磷化鎵;磷化鎵,99.999%(METALSBASIS);磷化鎵,99.999%
英文名：GALLIUM PHOSPHIDE
性質(zhì)：熔點;1480℃ 密度;4.13 g/mL at 25℃ 折射率;2.9 閃點;230 °F 形態(tài) Solid 顏色 Pale orange 水溶解性;Insoluble in water. Merck;14,4353 CAS 數(shù)據(jù)庫 12063-98-8(CAS DataBase Reference)
用途：半導(dǎo)體材料 磷化鎵簡稱Gap，是由元素鎵(Ga)與元素磷(P)合成的Ⅲ—Ⅴ族化合物半導(dǎo)體，常溫下其純度較高的為橙紅色透明固體，磷化鎵是制作半導(dǎo)體可見發(fā)光器件的重要材料，主要用作制造整流器，晶體管、光導(dǎo)管、激光二極管和致冷元件等。 磷化鎵和砷化鎵是具有電致發(fā)光性能的半導(dǎo)體，是繼鍺和硅之后的所謂第三代半導(dǎo)體。砷化鎵發(fā)光二極管量子效率高、器件結(jié)構(gòu)精巧簡單、機械強度大、使用壽命長，可應(yīng)用于“光電話”。與砷化鎵不同，磷化鎵是一種間接帶隙材料。當引入能形成等電子陷阱的雜質(zhì)后，其發(fā)光效率會大大提高，并且能根據(jù)引入雜質(zhì)的不同而發(fā)出不同顏色的光來。例如在磷化鎵中摻入氮則發(fā)綠光，摻入鋅-氧對則發(fā)紅光，因此磷化鎵是制作可見光發(fā)光二極管和數(shù)碼管等光電顯示器件的重要材料，此外還可用來制作光電倍增管、光電存儲器、高溫開關(guān)等器件。 磷化鎵的熔點為1467℃，由于含有易揮發(fā)的磷，在熔點溫度時，磷化鎵的離解壓高達35個大氣壓，因此必須在高壓容器內(nèi)進行合成和晶體生長。 從高溫熔體中拉制的磷化鎵晶體常含有較多的鎵、磷空位等缺陷，它們在冷卻時可因過飽和而凝聚成微缺陷，從而影響器件的發(fā)光效率。為減少這些缺陷，可采用溶質(zhì)合成擴散法進行晶體生長，但生長速度慢、不易得到大晶體。目前器件制作中大多使用外延生長的磷化鎵薄膜，而體單晶只用來作襯底材料。 工業(yè)上使用溶質(zhì)擴散法制備磷化鎵，即將鎵和磷形成溫度梯度進行擴散或氫氧化鎵和飽和磷蒸氣在氫氣流中反應(yīng)得到磷化鎵。 以上信息由Chemicalbook的彤彤編輯整理。 磷化鎵單晶制備 1968年英國皇家雷達公司的勃茲(S.J.Bass)等人首次報道了用高壓液封直拉法生長制備磷化鎵(簡稱GaP)單晶。從此，LEC法成為制備GaP單晶的惟一方法，現(xiàn)已發(fā)展到批量生產(chǎn)規(guī)模，全世界年產(chǎn)量約25t，其基本工藝過程是：在高壓合成爐中把高純(6N以上)元素鎵和磷合成GaP多晶，再把多晶料經(jīng)清潔處理后裝入高壓單晶爐中拉制單晶，其生長參數(shù)為：爐室壓強5～6MPa，拉速≈10mm/h。目前國內(nèi)外所用GaP單晶襯底片規(guī)格為：n型摻雜劑硫、硅，直徑約50mm，晶向〈111〉或〈100〉，n=(2～8)×1017/cm3，μn約100cm2/(V·s)，EPD≤4×105/cm2，厚度約300μm。 外延生長 GaP襯底上通過液相外延或氣相外延法生長GaP或GaAsP的p-n結(jié)，用于制備可見光發(fā)光二極管(LED)。目前大量生產(chǎn)的紅、綠色LED所用的外延片主要用液相外延(LPE)技術(shù)制備。其生長方式大多采用冷卻法(降溫法)，操作工藝則有滑動舟法、浸漬法、雙箱法等，設(shè)備容量一般為20～50片/次，采用垂直襯底架則可達200片/次，黃、橙色LED亦可用氣相外延(VPE)技術(shù)制備p-n結(jié)，所用襯底片直徑一般為50mm。 知識來源：中國冶金百科全書總編輯委員會《金屬材料卷》編輯委員會 應(yīng)用 自1952年德國科學(xué)家韋爾克(H.Walker)提出Ⅲ-Ⅴ族化合物具有半導(dǎo)體性質(zhì)以后，人們就著手對包括GaP在內(nèi)的Ⅲ-Ⅴ族化合物進行單晶制備和性能研究。由于GaP在熔點時離解壓高，在1968年以前只能用溶液生長法生長小尺寸多晶體。 目前磷化鎵(簡稱Gap)大量用于制備發(fā)光二極管(LED)，該器件是目前生產(chǎn)量最大的化合物半導(dǎo)體器件。磷化鎵的能帶結(jié)構(gòu)雖為間接躍遷型，帶間復(fù)合幾率很小，但利用等電子陷阱所形成的束縛激子復(fù)合可獲得相當高的發(fā)光效率，例如GaP中摻氮，氮在晶格中占磷位，氮、磷同屬Ⅴ族元素是等電性的，但氮原子外層電子比磷原子少8個，這樣，晶格中磷位上的氮原子對電子的親和力比磷原子大，而且易于俘獲電子，然后由于庫侖力作用再俘獲空穴而形成所謂“束縛激子”，這就是等價電子所形成的等電子陷阱，它復(fù)合時可產(chǎn)生有效的近帶隙復(fù)合輻射。當摻氮濃度為≈1019/cm3時，氮是綠色發(fā)光中心，如摻氮濃度再高(>1019/cm3)，會在晶格中形成N-N對，N-N對所形成的激子復(fù)合時發(fā)射黃光在GaP中摻入Zn-O對，Zn-O對替代GaP分子形成等價分子，亦可成為等電子陷阱，所形成的束縛激子發(fā)紅光。在GaP襯底上生長適當組分的GaAsP( 一般用VPE法生長)并同時摻入 一定濃度的氮或Zn-O對，也可發(fā)射紅，橙，黃色光。磷化鎵單晶是制備紅，綠，黃，橙四色可見光LED的主要襯底材料。 化學(xué)性質(zhì);橙色透明的晶體。熔點1477℃。相對密度4.13。其離解壓為3.5±1MPa。難溶于稀、濃鹽酸、硝酸。是半導(dǎo)體。 用途;用于太陽能電池轉(zhuǎn)換率高的InGaAsP/InP等半導(dǎo)體中。 發(fā)光二極管大量用于控制燈、顯示儀表或面發(fā)光元件等，發(fā)光二極管所用磷化物半導(dǎo)體有GaP、GaAsP等。紅色發(fā)光二極管使用GaP或GaAsP等。黃、橙色發(fā)光二極管以GaAsP為主體。 生產(chǎn)方法;目前主要用高壓單晶爐液體密封技術(shù)和外延方法制備磷化鎵晶體。 液體密封直拉法采用高壓單晶爐，將多晶磷化鎵加入單晶爐的合金石英坩堝中，再經(jīng)抽真空、熔化，在充以5.5 Mpa氬氣壓下，用三氧化二硼液封拉晶。因磷化鎵分解壓力很大，在典型生長條件下，有一定量的磷溢出并與三氧化二硼作用，使三氧化二硼透明性變差，并有部分冷凝在觀察孔上妨礙觀察，為此可用X射線掃描及稱量法等來控制晶體直徑，制得磷化鎵單晶成品。 合成溶質(zhì)擴散法(SSD法)將鎵放入石英坩堝中，鎵源溫度在1100～1150℃之間，坩堝底部放磷化鎵籽晶處溫度為1000～1050℃，磷源溫度為420℃，這時產(chǎn)生約0.1 Mpa磷蒸氣壓，在1150℃磷化鎵的離解壓為0.67Pa，所以在0.1 Mpa磷蒸氣壓下，磷化鎵可以穩(wěn)定生長。開始時，磷蒸氣與處在高溫的鎵表面反應(yīng)生成磷化鎵膜。此磷化鎵溶于下面的鎵液中并向坩堝底部擴散，由于坩堝底部溫度較低，當磷化鎵超過溶解度時，就會析出晶體，如磷源足夠，最后會將鎵液全部變成磷化鎵晶體。 磷化鎵外延生長用上述方法制備的單晶主要用來作襯底。用液、氣相外延方法能用來制備薄膜單晶。 磷化鎵液相外延方法主要有浸漬法、轉(zhuǎn)動法和滑動舟法。目前采用較多的是滑動舟法。氣相外延主要有：Ga-PCI3-H2；GaHCl-PH3-H2；GaP-H2O(HCl)-H2系統(tǒng)和MOCVD法(金屬有機熱分解氣相生長法)。 最近采用InP與InP；aAsP多層結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體開發(fā)了具有光增幅、光演算、光記憶等功能的元件。 類別 有毒物品 毒性分級 低毒 急性毒性 口服-小鼠LD50: 8000 毫克/公斤 可燃性危險特性 高熱產(chǎn)生有毒磷氧化物煙霧 儲運特性 庫房通風低溫干燥 滅火劑 干粉、泡沫、砂土、二氧化碳, 霧狀水
產(chǎn)品類別：