Арсенид галлия

Для этой статьи не заполнен шаблон-карточка {{Вещество}}. Вы можете помочь проекту, добавив его.

Арсени́д га́ллия (GaAs) — химическое соединение галлия и мышьяка. Важный полупроводник, третий по масштабам использования в промышленности после кремния и германия. Используется для создания сверхвысокочастотных интегральных схем и транзисторов, светодиодов, лазерных диодов, диодов Ганна, туннельных диодов, фотоприёмников и детекторов ядерных излучений.

Свойства

Общие
Название	арсенид галлия
Химическая формула	GaAs
Внешний вид	Тёмно-серые кубические кристаллы
Структура
Молекулярная масса	144.64 ат. ед.
Постоянная решётки	0.56533 нм
Кристаллическая структура	цинковой обманки
Физические
Агрегатное состояние при н. у.	твёрдое
Точка плавления при н. у.	1513 K
Электронные
Ширина запрещённой зоны при 300 K	1.424 эВ
Электроны, эффективная масса	0.067 me
Лёгкие дырки, эффективная масса	0.082 me
Тяжёлые дырки, эффективная масса	0.45 me
подвижность электронов при 300 K	8500 см²/(В·с)
подвижность дырок при 300 K	400 см²/(В·с)
Предупреждение
Яд	Не исследовано, продукты гидролиза токсичны
Продукты распада

Некоторые электронные свойства GaAs превосходят свойства кремния. Арсенид галлия обладает более высокой подвижностью электронов, которая позволяет приборам работать на частотах до 250 ГГц.

Полупроводниковые приборы на основе GaAs генерируют меньше шума, чем кремниевые приборы на той же частоте. Из-за более высокой напряженности электрического поля пробоя в GaAs по сравнению с Si приборы из арсенида галлия могут работать при большей мощности. Эти свойства делают GaAs широко используемым в полупроводниковых лазерах, некоторых радарных системах. Полупроводниковые приборы на основе арсенида галлия имеют более высокую радиационную стойкость, чем кремниевые, что обусловливает их использование в условиях радиационного излучения (например, в солнечных батареях, работающих в космосе).

GaAs — прямозонный полупроводник, что также является его преимуществом. GaAs может быть использован в приборах оптоэлектроники: светодиодах, полупроводниковых лазерах.

Сложные слоистые структуры арсенида галлия в комбинации с арсенидом алюминия (AlAs) или тройными растворами Al_xGa_1-xAs (гетероструктуры) можно вырастить с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) или МОС-гидридной эпитаксии. Из-за практически идеального согласования постоянных решёток слои имеют малые механические напряжения и могут выращиваться произвольной толщины.

По физическим характеристикам GaAs — более хрупкий и менее теплопроводный материал, чем кремний. Подложки из арсенида галлия гораздо сложнее для изготовления и примерно впятеро дороже, чем кремниевые, что ограничивает применение этого материала.

Токсические свойства арсенида галлия детально не исследованы, но продукты его гидролиза токсичны (и канцерогенны).

Параметры зонной структуры

В таблице представлены некоторые параметры зонной структуры для арсенида галлия.

Параметры зонной структуры GaAs

Параметр	Обозначение	Значение
Постоянная решётки	ac ™	0,565325+0,388·10−5(T−300)
Ширина запрещённой зоны в Г-долине	EgГ (эВ)	1,519
Параметр Варшни α(Г)	α (Г) (мэВ/К)	0,5405
Параметр Варшни β(Г)	β(Г) (К)	204
Ширина запрещённой зоны в X-долине	EgX (эВ)	1,981
Параметр Варшни α(X)	α(X) (мэВ/К)	0,460
Параметр Варшни β(X)	β(X) (К)	204
Ширина запрещённой зоны в L-долине	EgL (эВ)	1,815
Параметр Варшни α(L)	α(L) (мэВ/К)	0,605
Параметр Варшни β(L)	β(L) (К)	204
Спин-орбитальное расщепление	Δso	0,341
Эффективная масса электрона в Г-долине	me*(Г)	0,067
Продольная эффективная масса электрона в L-долине	ml*(L)	1,9
Поперечная эффективная масса электрона в L-долине	mt*(L)	0,0754
Продольная эффективная масса электрона в X-долине	ml*(X)	1,3
Поперечная эффективная масса электрона в X-долине	mt*(X)	0,23
Параметры Латтинжера	$\!\gamma$1	6,98
	$\!\gamma$2	2,06
	$\!\gamma$3	2,93
Упругие константы	c11(ГПа)	1221
	c12(ГПа)	566
	c44(ГПа)	600

• 

  Внешний вид кристалла GaAs

Ссылки

• Физические свойства арсенида галлия