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镓的工业用途

制造半导体氮化镓、砷化镓、磷化镓、锗半导体掺杂元;纯镓及低熔合金可作核反应的热交换介质;高温温度计的填充料;有机反应中作二酯化的催化剂。
方法/步骤
1

制造半导体氮化镓氮化镓,是氮和镓的化合物,是一种直接能隙的半导体,常用在发光二极管中。此化合物结构类似纤锌矿,硬度很高。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中,例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管,可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器的条件下,产生紫光激光。

2

制造砷化镓砷化镓是一种重要的半导体材料。属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。砷化镓可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料,用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等。由于其电子迁移率比硅大5~6倍,故在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用。用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。此外,还可以用于制作转移器件──体效应器件。砷化镓是半导体材料中,兼具多方面优点的材料,但用它制作的晶体三极管的放大倍数小,导热性差,不适宜制作大功率器件。虽然砷化镓具有优越的性能,但由于它在高温下分解,故要生产理想化学配比的高纯的单晶材料,技术上要求比较高。

3

制造磷化镓生产工艺工业上生产的磷化镓材料可分为单晶材料和外延材料。工业生产的衬底单晶均为掺入硫、硅杂质的N型半导体。磷化镓单晶早期通过液相法在常压下制备;后采用液体覆盖直拉法。现代半导体工业生产磷化镓单晶都是在高压合成炉中,采用定向凝固工艺合成磷化镓多晶,进行适当处理后装入高压单晶炉进行单晶拉制。磷化镓外延材料是在磷化镓单晶衬底上通过液相外延或汽相外延加扩散生长的方法制得。多用于制造发光二极管。液相外延材料可制造红色、黄绿色、纯绿色光的发光二极管,汽相外延加扩散生长的材料,可制造黄色、黄绿色光的发光二极管。

4

锗半导体掺杂元锗一般从铅锌冶炼或燃烧煤过程中以副产品回收。原料用火法冶炼或湿法冶炼从主金属分离并富集成锗精矿后,再氯化和分精馏或萃取提纯成纯四氯化锗。纯四氯化锗水解获得高纯二氧化锗,经烘干后氢还原成金属锗,再进行区域提纯为高纯锗,最后用直拉法制成单晶锗(见直拉锗单晶)。

5

纯镓超纯镓剩余电阻率比值ρ300K/ρ4.2K为55000。采用化学处理、电解精炼、真空蒸馏、区域熔炼、拉单晶等多种工艺方法制备。主要用于电子工业和通讯领域,是制取各种镓化合物半导体的原料,硅、锗半导体的掺杂剂,核反应堆的热交换介质。

6

催化剂镍-镓催化剂的活性位,可以合成氢和二氧化碳为甲醇。镍原子为浅灰色,镓原子为深灰色,氧原子为红色。镍相对比较丰富,镓虽然较为昂贵,但已被广泛应用于电子行业。这种新型催化剂可以扩大规模应用于工业用途。但是要使甲醇合成成为一个真正的碳中性过程还需要克服很多其他的障碍。

镓的其它用途
1

在原子能工业中,镓可以作为热传导物质,将反应堆中的热量传导出来。此外,镓还可以吸收中子,从而达到控制中子数目和反应速度的效果。

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镓还可以用来制造阴极蒸汽灯。将碘化镓加入到高压水银灯中,可以增大水银灯的辐射强度。

3

由于镓具有“热缩冷胀”性质,所以具有较好的铸造性,可以用来制造铅字合金,使字体清晰。镓蒸汽压很低,可以在真空装置中做密封液。

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