Фосфид галлия
Фосфи́д га́ллия (химическая формула GaP) — бинарное неорганическое химическое соединение галлия и фосфора. При нормальных условиях оранжево-жёлтые кристаллы.
| Фосфид галлия | |
|---|---|
 Элементарная ячейка кристаллов типа цинковой обманки Ga P | |
| Общие | |
| Хим. формула | GaP |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 100,70 г/моль |
| Плотность | 4,138 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 1477 °C |
| • кипения | разлагается °C |
| • вспышки | 110 °C |
| Химические свойства | |
| Растворимость | |
| • в воде | нерастворим |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 3,02 (2,48 мкм), 3,19 (840 нм), 3,45 (550 нм), 4,30 (262 нм) |
| Структура | |
| Координационная геометрия | тетраэдрическая |
| Кристаллическая структура | типа цинковой обманки |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 12063-98-8 |
| PubChem | 82901 |
| Рег. номер EINECS | 235-057-2 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | LW9675000 |
| ChemSpider | 74803 |
| Безопасность | |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Непрямозонный полупроводник из класса AIIIBV с шириной запрещённой зоны 2,27 эВ (при 300 К).
Используется для изготовления светодиодов зелёного, жёлтого и красного цветов излучения.
Физические свойства
Общие
При нормальных условиях жёлтые, немного оранжевые кристаллы или мелкокристаллический жёлтый порошок. Крупные нелегированные монокристаллы светло-оранжевые, после легировании приобретают более тёмный цвет.
Кристаллизуется в кубической структуре типа цинковой обманки. пространственная группа T2d-F-43m, постоянная решётки 0,5451 нм.
Температура плавления 1447 °C. При атмосферном давлении разлагается на элементы, не достигнув температуры кипения, при этом элементарный фосфор улетучивается в виде паров. Плотность 4,138 г/см3.
Не растворим в воде.
Полупроводниковые и оптические свойства
Является непрямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 2,27 эВ при 300 K. Подвижность электронов 250 см2/(В·с), подвижность дырок 75 см2/(В·с) при 300 K.
При легировании монокристаллов серой или теллуром приобретает электронный тип проводимости, легирование цинком придаёт дырочный тип проводимости.
Показатель преломления 4,3; 3,45; 3,18 для длин волн 262 нм (ультрафиолетовое излучение), 550nbsp;нм (зелёный свет) и 840 нм (ближний инфракрасный диапазон) соответственно, и выше, чем в большинстве оптических материалов, например, показатель преломления алмаза 2,4[1].
Получение
Получают длительным нагреванием стехиометрических количеств галлия и фосфора в инертной атмосфере при повышенном давлении.
Крупные монокристаллы выращивают из расплава оксида бора при повышенном давлении (10—100 атм для исключения разложения на элементы при высокой температуре) в инертной атмосфере, обычно — в аргоне. Этот метод выращивания монокристаллов иногда называют жидкофазным методом Чохральского — представляющим собой развитие традиционного метода Чохральского, применяемого для выращивания крупных монокристаллов, например, кремния.
Применение
Начиная с 1960-х годов используется для изготовления недорогих светодиодов. Недостаток этого материала — относительно быстрая деградация светового выхода при высоких плотностях протекающего тока и чувствительность к повышению температуры. Иногда используется в гетероструктурах совместно с арсенидом-фосфидом галлия.
Фосфид галлия также применяется в качестве оптического материала в оптических приборах.
Светодиоды, изготовленные из чистого фосфида галлия, излучают зелёный свет с максимумом на длине волны 555 нм, при легировании азотом максимум спектра излучения сдвигается в жёлтую часть видимого спектра (560 нм), легирование цинком ещё более сдвигает излучение в длинноволновую часть спектра (700 нм).
Так как фосфид галлия хорошо прозрачен для жёлтого света, светодиодные структуры из фосфида галлия на арсениде-фосфиде галлия более эффективны, чем структуры из фосфида галлия на арсениде галлия.
Литература
- Радауцан С. И., Максимов Ю. И., Негрескул В. В., Пышкин С. Л. Фосфид галлия. — Кишинев, 1969