氧化鎵是一種寬禁帶半導(dǎo)體,禁帶寬度Eg=4.9eV,其導(dǎo)電性能和發(fā)光特性良好,因此,其在光電子器件方面有廣闊的應(yīng)用前景,被用作于Ga基半導(dǎo)體材料的絕緣層,以及紫外線(xiàn)濾光片。這些是氧化鎵的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域,而其在未來(lái)的功率、特別是大功率應(yīng)用場(chǎng)景才是更值得期待的。
性能:
Ga2O3是金屬鎵的氧化物,同時(shí)也是一種半導(dǎo)體化合物。其結(jié)晶形態(tài)截至目前已確認(rèn)有α、β、γ、δ、ε五種,其中,β結(jié)構(gòu)*穩(wěn)定。與Ga2O3的結(jié)晶生長(zhǎng)及物性相關(guān)的研究大部分圍繞β結(jié)構(gòu)展開(kāi)。研究人員曾試制了金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,盡管屬于未形成保護(hù)膜鈍化膜的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),但是樣品已經(jīng)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(jié)構(gòu)的元件時(shí),通常難以達(dá)到這些樣品的指標(biāo)。
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(dǎo)體材料的絕緣層以及紫外線(xiàn)濾光片;可用作半導(dǎo)體材料,用于光譜分析測(cè)定鈾中雜質(zhì);它也可以用來(lái)制取釓鎵石榴石、催化劑、化學(xué)試劑等,制備Sr2CuGaO3S(稀有方錐體鎵的例子)時(shí)的原料。
應(yīng)用:
氧化鎵是一種新興的功率半導(dǎo)體材料,其禁帶寬度大于硅,氮化鎵和碳化硅,在高功率應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)愈加明顯。但氧化鎵不會(huì)取代SiC和GaN,后兩者是硅之后的下一代主要半導(dǎo)體材料。氧化鎵更有可能在擴(kuò)展超寬禁帶系統(tǒng)可用的功率和電壓范圍方面發(fā)揮作用。而*有希望的應(yīng)用可能是電力調(diào)節(jié)和配電系統(tǒng)中的高壓整流器,如電動(dòng)汽車(chē)和光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)。
制備方法:
氧化鎵制備主流方法:按β-Ga2O3照晶體生長(zhǎng)過(guò)程中原料狀態(tài)的不同,可以將晶體生長(zhǎng)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(yīng)用*為廣泛的晶體生長(zhǎng)方法,也是目前生長(zhǎng)β-Ga2O3體塊Chemicalbook單晶常用的方法。通過(guò)熔體法可以生長(zhǎng)高質(zhì)量、低成本的β-Ga2O3體塊單晶,其中*為常用的生長(zhǎng)方法主要有兩種:提拉法和導(dǎo)模法。
生產(chǎn)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(lái)為止。用熱水洗滌沉淀至沒(méi)有Cl-為止,在600℃以上煅燒則得到β-Ga2O3。殘留NH4Cl時(shí),在250℃就和Ga2O3反應(yīng),生成揮發(fā)性GaCl3。2.這是高純Ga2O3的制法。以高純金屬Ga為陽(yáng)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(fù)結(jié)晶,在105℃干燥,在過(guò)量氧的條件下在800℃灼燒2h,則得到純度為9999%~99.9999%的產(chǎn)品。3.稱(chēng)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(guò)濾,濾液倒入三頸燒瓶中,移至電爐上蒸發(fā)(在通風(fēng)櫥中進(jìn)行),濃縮到接近結(jié)晶時(shí),將溶液移置于大號(hào)蒸發(fā)皿中蒸發(fā)至干。將蒸干的Ga(NO3)3放在馬弗爐中進(jìn)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。
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