氧化鎵是一種寬禁帶半導體,禁帶寬度Eg=4.9eV,其導電性能和發光特性良好,因此,其在光電子器件方面有廣闊的應用前景,被用作于Ga基半導體材料的絕緣層,以及紫外線濾光片。這些是氧化鎵的傳統應用領域,而其在未來的功率、特別是大功率應用場景才是更值得期待的。
性能:
Ga2O3是金屬鎵的氧化物,同時也是一種半導體化合物。其結晶形態截至目前已確認有α、β、γ、δ、ε五種,其中,β結構*穩定。與Ga2O3的結晶生長及物性相關的研究大部分圍繞β結構展開。研究人員曾試制了金屬半導體場效應晶體管,盡管屬于未形成保護膜鈍化膜的簡單結構,但是樣品已經顯示出耐壓高、泄漏電流小的特性。在使用碳化硅和氮化鎵制造相同結構的元件時,通常難以達到這些樣品的指標。
用途:氧化鎵可以作為科研試劑,用于生化研究;可用于Ga基半導體材料的絕緣層以及紫外線濾光片;可用作半導體材料,用于光譜分析測定鈾中雜質;它也可以用來制取釓鎵石榴石、催化劑、化學試劑等,制備Sr2CuGaO3S(稀有方錐體鎵的例子)時的原料。
應用:
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。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。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*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。
制備方法:
氧化鎵制備主流方法:按β-Ga2O3照晶體生長過程中原料狀態的不同,可以將晶體生長方法分為:溶液法、熔體法、氣相法、固相法等。熔體法是研究*早也是應用*為廣泛的晶體生長方法,也是目前生長β-Ga2O3體塊Chemicalbook單晶常用的方法。通過熔體法可以生長高質量、低成本的β-Ga2O3體塊單晶,其中*為常用的生長方法主要有兩種:提拉法和導模法。
生產方法:
1.向三氯化鎵GaCl3的熱水溶液中加NaHCO3的高濃熱水溶液,煮沸到鎵的氫氧化物全部沉淀出來為止。用熱水洗滌沉淀至沒有Cl-為止,在600℃以上煅燒則得到β-Ga2O3。殘留NH4Cl時,在250℃就和Ga2O3反應,生成揮發性GaCl3。2.這是高純Ga2O3的制法。以高純金屬Ga為陽極,溶解于5%~20%H2SO4溶液里,向溶液加氨水,冷卻,將Ga(NH4)(SO4)2反復結晶,在105℃干燥,在過量氧的條件下在800℃灼燒2h,則得到純度為9999%~99.9999%的產品。3.稱取1kg99.9999%的高純鎵放入三頸燒瓶中,加入高純硝酸,使鎵全部溶解,然后過濾,濾液倒入三頸燒瓶中,移至電爐上蒸發(在通風櫥中進行),濃縮到接近結晶時,將溶液移置于大號蒸發皿中蒸發至干。將蒸干的Ga(NO3)3放在馬弗爐中進行灼燒,溫度控制在550℃,灼燒5h,待冷卻后取出成品,得1.2kg高純氧化鎵。