Арсенид алюминия

Арсени́д алюми́ния (AlAs) — бинарное неорганическое химическое соединение алюминия и мышьяка. Применяется для создания оптоэлектронных приборов (светодиодов, полупроводниковых лазеров, фотоприёмников). В гетероструктурах с арсенидом галлия — для изготовления сверхбыстродействующих транзисторов.

Арсенид алюминия

Элементарная ячейка кристаллов типа цинковой обманки
     Al          As
Общие
Систематическое
наименование
арсенид алюминия
Хим. формула AlAs
Рац. формула AlAs
Физические свойства
Состояние твёрдое вещество
Молярная масса 101,903 г/моль
Плотность 3,81 г/см³
Твёрдость ~5 (по Моосу)
Термические свойства
Температура
  плавления 1740 °C
Оптические свойства
Показатель преломления 3 (ИК)
Структура
Координационная геометрия тетраэдрическая
Кристаллическая структура

кубическая, типа сфалерита,

пространственная группа T2d-F-43m
Классификация
Рег. номер CAS 22831-42-1
PubChem
Рег. номер EINECS 245-255-0
SMILES
InChI
ChemSpider
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Физические свойства

Общие

При нормальных условиях оранжевые кристаллы c кристаллической решеткой типа цинковой обманки (сфалерита), пространственная группа T2d-F-43m, постоянная решетки 0,566 нм.

Полупроводниковые

Непрямозонный полупроводник с шириной запрещённой зоны 2,15 эВ при 300 K. Подвижность электронов ~1200 см2В−1с−1 и их эффективная масса ~ 0,7 me[2].

Химические свойства

При комнатной температуре устойчив в сухом воздухе. Нерастворим в воде, но реагирует с ней (особенно быстро с горячей) или с водяным паром с образованием гидроксида алюминия и арсина. Пыль воспламеняется от контакта с водой.

Бурно реагирует даже со слабыми кислотами с образованием соответствующей соли алюминия и арсина.

Получение

Получают путём длительного нагревания порошков алюминия и мышьяка без доступа воздуха:

  • As + Al = AlAs.

Синтез этого соединения, особенно крупных монокристаллов затруднён вследствие очень высокой температуры плавления и агрессивности алюминия при этой температуре. Сообщалось, что некоторым исследователям удалось вырастить монокристаллы AlAs из расплава, наилучшие образцы таких кристаллов с дырочным типом проводимости имели концентрацию носителей ~1019 см−3[3].

Применение

Перспективный полупроводниковый материал для применения в оптоэлектронике, например, для создания полупроводниковых лазеров и др. (см. выше). Недостаток AlAs по сравнению с другими полупроводниовыми материалами типа III-V (GaAs, GaP) — трудность выращивания больших монокристаллов и нестабильность свойств приборов на его основе, обусловленное взаимодействием этого соединения с влагой воздуха.

Постоянные решёток AlAs и GaAs почти равны, что способствует выращиванию малодислокационных монокристаллических плёнок AlAs на GaAs, что позволяет создавать гетеропереходы и сверхрешётки[4] с исключительно высокой подвижностью зарядов, что применяется в СВЧ-приборах, например, в транзисторах с высокой подвижностью электронов[5] и других приборах, использующих эффекты квантовой ямы.

Токсичность, опасность и предосторожности

Весьма ядовит при попадании внутрь, так как при реакции с желудочным соком образуется чрезвычайно ядовитый арсин. Негорюч. Хранить в герметичных сосудах, для избежания взаимодействия с влагой воздуха.

Примечания

  1. Berger, L. I. Semiconductor Materials (неопр.). CRC Press, 1996. — С. 125. — ISBN 978-0-8493-8912-2.
  2. AlxGa1-xAs. Ioffe Database. Sankt-Peterburg: FTI im. A. F. Ioffe, RAN. Архивировано 30 октября 2012 года.
  3. Willardson, R., and Goering, H. (eds.), Compound Semiconductors, 1, 184 (Reinhold Pub. Corp., New York, 1962).
  4. Guo, L. Structural, Energetic, and Electronic Properties of Hydrogenated Aluminum Arsenide Clusters. Journal of Nanoparticle Research. Vol. 13 Issue 5 pg. 2029—2039. 2011.
  5. S. Adachi, GaAs and Related Materials: Bulk Semiconducting and Superlattice Properties. (World Scientific, Singapore, 1994)
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.