鎵是一種低熔點高沸點的稀散金屬,有“電子工業脊梁”的美譽。硫酸鎵鎵的化合物是優質的半導體材料,被廣泛應用到光電子工業和微波通信工業,用于制造微波通訊與微波集成、紅外光學與紅外探測器件、集成電路、發光二極管等。硫酸鎵粉末例如我們在電腦上看到的紅光和綠光就是由磷化鎵二極管發出的。目前,半導體行業金屬鎵消費量約占總消費量的80%—85%。
氧化鎵是一種新興的功率半導體材料,其禁帶寬度大于硅,氮化鎵和碳化硅,在高功率應用領域的應用優勢愈加明顯。硫酸鎵但氧化鎵不會取代SiC和GaN,后兩者是硅之后的下一代主要半導體材料。硫酸鎵粉末氧化鎵更有可能在擴展超寬禁帶系統可用的功率和電壓范圍方面發揮作用。而最有希望的應用可能是電力調節和配電系統中的高壓整流器,如電動汽車和光伏太陽能系統。但是,在成為電力電子產品的主要競爭者之前,氧化鎵仍需要開展更多的研發和推進工作,以克服自身的不足。
鈧是稀土元素的一種,是應用于諸多國防軍工及高科技領域的不可替代的戰略資源。硫酸鎵金屬鈧粉在新材料領域中的應用,包括在鋁鈧合金、燃料電池、鈧鈉鹵燈、示蹤劑、激光晶體、特種鋼和有色合金中的作用,并分析了它們的具體應用領域。滄州硫酸鎵隨后分析了制約鈧規模化應用的因素,并簡要介紹了當前鈧資源的生產開發狀況。
氧化鈧(Sc2O3)是鈧制品中較為重要的產品之一。硫酸鎵它的物化性質與稀土氧化物(如La2O3,Y2O3和Lu2O3等)相近,故在生產中采用的生產方法極為相似。Sc2O3可生成金屬鈧(Sc),不同鹽類(ScCl3,ScF3,ScI3,Sc2(C2O4)3等)及多種鈧合金(Al-Sc,Al-Zr-Sc系列)的產物。這些鈧制品具有實用的技術價值及較好的經濟效果。硫酸鎵粉末由于Sc2O3具有一些特性,所以在鋁合金、電光源、激光、催化劑、激活劑、陶瓷和宇航等方面已有較好的應用,其發展前景十分廣闊。
鎵也被應用到太陽能電池的制造中,如砷化鎵三五族太陽能電池,該電池具有良好的耐熱、耐輻射等特性,其光電轉換率非常高。硫酸鎵最初因為生產、使用成本都非常高,常常被應用在航天和軍工領域。但近幾年隨著科技的發展,金屬鎵太陽能電池的生產和使用成本都在降低,搭配上聚光光學組件從而使其應用領域開始擴大,并且正在以較快的速度普及。CIGS薄膜太陽能電池是第三代太陽能電池,具有生產、安裝、使用成本低,光電轉換率高的優勢,因而在眾多太陽能電池產品中成為發展最快的一族。高純硫酸鎵雖然世界上已投產或在建的CIGS工廠已超過40多家,但金屬鎵在CIGS的原材料中所占比重僅為5%—10%。隨著CIGS生產規模的擴大,該行業對金屬鎵的需求會有明顯增長。
用純Sc2O3≥ 99.9%加入于釓鎵石榴石(GGG)可制成釓鎵鈧石榴石(GGSG),其構成為Gd3Sc2Ga3O12型式。硫酸鎵由它做成的第三代激光器所發出的發射功率比同體積的激光器提高3.0倍,已達到了大功率化和小型化的激光裝置,提高了激光振蕩輸出功率,改進了激光器的使用性能。在制備單晶時,每爐料3kg~ 5kg,加入Sc2O3≥ 99.9%原料為1.0kg左右。硫酸鎵粉末目前這種激光器在軍工技術上的應用日益廣泛,也逐步推向民用工業。從發展看,今后在軍用和民用的潛力較大。