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            首頁> 百科> 砷化鎵

            砷化鎵

              砷化鎵(gallium arsenide),化學式 GaAs。黑灰色固體,熔點1238℃。它在600℃以下,能在空氣中穩定存在,并且不被非氧化性的酸侵蝕。

              砷化鎵是一種重要的半導體材料。屬Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體。屬閃鋅礦型晶格結構,晶格常數5.65×10-10m,熔點1237℃,禁帶寬度1.4電子伏。砷化鎵于1964年進入實用階段。砷化鎵可以制成電阻率比硅、鍺高3個數量級以上的半絕緣高阻材料,用來制作集成電路襯底、紅外探測器、γ光子探測器等。由于其電子遷移率比硅大5~6倍,故在制作微波器件和高速數字電路方面得到重要應用。用砷化鎵制成的半導體器件具有高頻、高溫、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等優點。此外,還可以用于制作轉移器件──體效應器件。砷化鎵是半導體材料中,兼具多方面優點的材料,但用它制作的晶體三極管的放大倍數小,導熱性差,不適宜制作大功率器件。雖然砷化鎵具有優越的性能,但由于它在高溫下分解,故要生產理想化學配比的高純的單晶材料,技術上要求比較高。

              材料優點

              GaAs擁有一些較Si還要好的電子特性,使得GaAs可以用在高于250 GHz的場合。如果等效的GaAs和Si元件同時都操作在高頻時,GaAs會產生較少的噪音。也因為GaAs有較高的崩潰壓,所以GaAs比同樣的Si元件更適合操作在高功率的場合。因為這些特性,GaAs電路可以運用在移動電話、衛星通訊、微波點對點連線、雷達系統等地方。GaAs曾用來做成甘恩二極管、微波二極管和耿氏二極管)以發射微波。

              GaAs的的另一個優點:它是直接能隙的材料,所以可以用來發光。而Si是間接能隙的材料,只能發射非常微弱的光。(但是,最近的技術已經可以用Si做成LED和運用在鐳射。)

              技術工藝

              中國掌握“半導體貴族”砷化鎵單晶生產技術

              作為第二代半導體,砷化鎵單晶因其價格昂貴而素有“半導體貴族”之稱。2001年7月31日,中國科學家宣布已掌握一種生產這種材料的新技術,使中國成為繼日本、德國之后掌握這一技術的又一國家。 北京有色金屬研究總院宣布,國內成功拉制出了第一根直徑4英寸的VCZ半絕緣砷化鎵單晶。

              據專家介紹,砷化鎵可在一塊芯片上同時處理光電數據,因而被廣泛應用于遙控、手機、DVD計算機外設、照明等諸多光電子領域。另外,因其電子遷移率比硅高6倍,砷化鎵成為超高速、超高頻器件和集成電路的必需品。它還被廣泛使用于軍事領域,是激光制導導彈的重要材料,曾在海灣戰爭中大顯神威,贏得“砷化鎵打敗鋼鐵”的美名。 據悉,砷化鎵單晶片的價格大約相當于同尺寸硅單晶片的20至30倍。盡管價格不菲,目前國際上砷化鎵半導體的年銷售額仍在10億美元以上。在“十五”計劃中,我國將實現該產品的產業化,以占據國際市場。

              主流的工業化砷化鎵生長工藝包括:直拉法(Cz法)、水平布里其曼法(HB)、垂直布里其曼法(VB法)以及垂直梯度凝固法(VGF法)等。以上方法各有優劣,除了實際工藝制備的方法,另外一種就是通過計算機來實現砷化鎵的晶體生長數值模擬,如利用FEMAG/VB能模擬VB、VGF法生長工藝,利用FEMAG/Cz能模擬CZ法生長工藝;國內北京有色金屬研究總院在晶體生長過程中的微缺陷、以及熔體和氣流流動對晶體生長過程的影響作出了有效的計算模擬,對晶體生長的制備起到了技術指導的作用。
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