砷化镓简介
重大发现！砷化镓：半导体上游贵族材料！
重大发现！砷化镓：半导体上游贵族材料！概念：砷化镓（gallium arsenide），化学式 GaAs。
砷化镓是一种重要的半导体材料。
GaAs拥有一些较Si还要好的电子特性，使得GaAs可以用在高于250 GHz的场合。
如果等效的GaAs和Si元件同时都操作在高频时，GaAs会产生较少的噪音。
也因为GaAs有较高的崩溃压，所以GaAs 比同样的Si元件更适合操作在高功率的场合。
砷化镓原材料：生产GaAs的原材料主要有Ga（镓）、As（砷）、Al2O3（氧化铝）、B2O3（氧化硼）；其中，Ga（镓）是最为可贵的原材料。
在微电子领域中，使用的化合物半导体材料属于高端产品，主要用于制作无线通讯（卫星通讯、移动通讯）、光纤通讯、汽车电子等用的微波器件。
在光电子领域中，使用的化合物半导体材料属于低端产品，主要用于制作发光二极管、激光器及其它光电子器件。
砷化镓的应用：运用在移动电话、卫星通讯、微波点对点连线、雷达系统等地方。
GaAs曾用来做成甘恩二极管、微波二极管和耿氏二极管)以发射微波。
砷化镓材料具有很高的电子迁移率、宽禁带、直接带隙，消耗功率低的特性，广泛应用于高频及无线通讯，适于制作IC器件。
从应用领域来说，主要在光电子领域和微电子领域。
砷化镓的重要性：作为第二代半导体，砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。
2001年7月31日，中国科学家宣布已掌握一种生产这种材料的新技术，使中国成为继日本、德国之后掌握这一技术的又一国家。
电子迁移率比硅高6倍，砷化镓成为超高速、超高频器件和集成电路的必需品。
它还被广泛使用于军事领域，是激光制导导弹的重要材料，曾在海湾战争中大显神威，赢得“砷化镓打败钢铁”的美名。
市场趋势：目前国际上砷化镓半导体的年销售额仍在10亿美元以上。
在“十五”计划中，我国将实现该产品的产业化，以占据国际市场。
业内人士表示，2016年的统计数据来看，砷化镓（GaAs）是全球化合物半导体应用领域最主流的产品，占据79%的份额。
GaAs
s2p1组态的价电子,而V族原子提供5个s2p3组态的价电子，它们之间平均每个原子有四个价电子，
正好可用作形成四面体共价结合之用。这类化合物以共价结合为主,但却混杂有部分离子结合性质。 这是由于V族元素的电负性比III族元素大,组成晶体时,部分电子将从电负性低的原子(III族元素) 转移到电负性较高的原子(V族元素)中去,电荷的这种转移(极化)使III族元素带正电,V族元素带负 电。如果引用有效电荷Z*e这个概念来描述这种电荷转移的程度,则“共价键”模型可认为砷化镓晶 体以共价结合为主,但混杂有部分离子结合性质,每个离子带有效电荷Z*e。
二、砷化镓晶体结构
• 砷化镓晶格是由两个面心立方(fcc)的子晶格(格点上分别是砷和镓的两个子晶格)沿空间体对角线 位移1/4套构而成。这种晶体结构在物理学上称之为闪锌矿结构。图1给出了砷化镓晶胞结构的示意 图,表1给出了在室温下目前已知砷化镓半导体材料的物理、电学参数。关于砷化镓的化学组成形 式,III-V族化合物共价键模型认为[2]:这类化合物形成四面体共价结合,成键时III族原子提供3个
GaAs砷化镓
一、简介
• 化学式 GaAs。黑灰色固体，熔点 1238℃。它在600℃以下，能在空气中稳定存在，并且不为非氧 化性的酸侵蚀。化学键角为109’28’，主要为共价成分。由于镓、砷原子不同，吸引电子的能力 不同，共价键倾向砷原子，具有负电性，导致Ga-As键具有一定的离子特性，使得砷化镓材料具有
GaAs太阳电池的特点——优点
高的能量转换效率：直接带隙能带结构，GaAs的带隙为1.42eV，处于太阳电池材料所要求的最佳 带隙宽度范围； 电子迁移率高； 易于制成非掺杂的半绝缘体单晶材料，其电阻率可达108 兆欧 以上；
具有良好的抗辐射能力：由于III-V族化合物是直接带隙，少数载流子扩散长度较短，且抗辐射
砷化镓
产业发展存在的问题
1
2 制备费用高居不下
砷有毒，一般的企业不愿投产
3
4
构造隧道结和阻止p/n结难度大
追日跟踪系统实施有难度 政策不明确，多晶· 硅依赖进口
5
解决方案：
.广大的相关科研机构 合作攻关，做好镓的高 纯提取
国家策支持明细化鼓 励各地新建光伏电站 采用砷化镓光伏电池
对策
加大技术攻关，简化制 备工艺，减小电池系统 复杂度，降低电池制备 耗费
提高工厂生产的智能化、 自动化，减少生产直接 接触人员
应用情况：
砷化镓器件主要包括光电器件和微波器 件两大类。砷化镓以及其他Ⅲ-Ⅴ族化合 物具有直接跃迁的能带结构，在光电应 用方面处于有利的地位。
砷化镓太阳能电池
国内、外应用：
70 年代中期至 90 年代中期 90 年代中期
国内均采用L PE技术研制GaAs 电池。 国内开始采用MOCVD 技术研制GaAs 电池。
20世纪60年代
20世纪70年代
世纪80年代后
性质与属性：
砷化镓材料的分类：
1. 按照应用领域不同分类 ：分为半绝缘砷化镓材料和低阻砷化镓材料。
• 第一类为半绝缘砷化镓材料约占整个GaAs 单晶材料市场需求的40 ％ 左右，主要用于微波场效应器件（FET）、模拟集成电路、数字集成 电路、光电子集成电路（OEIC）。 • 第二类为低阻（掺杂半导体）砷化镓材料，约占GaAs 材料的64％。 主要用于发光二极管（LED）、激光器、太阳能电池光电探测器 （PD）、微波二极管等器件。 2. 按照工艺方法不同的分类: 目前国内常用的砷化镓晶体生长方法有三种，LEC法（俗称为直拉）、 HB法（俗称为水平法）和VB法或VGF法（俗称为垂直）。
砷化镓密度
砷化镓密度砷化镓是一种化合物，由镓和砷元素组成。
它的化学式为GaAs，是一种重要的半导体材料。
砷化镓具有很高的密度，是许多电子器件中常用的材料之一。
砷化镓的密度是指单位体积内所含质量的大小，通常以克/立方厘米（g/cm³）来表示。
砷化镓的密度约为5.31克/立方厘米，比许多常见金属如铁、铜等的密度要大。
砷化镓的高密度使得它在电子器件中具有重要的应用价值。
砷化镓具有优异的电子特性，它是一种直接带隙半导体材料，具有较高的载流子迁移率和较低的载流子复合率。
这使得砷化镓在光电子器件、太阳能电池、激光器等领域具有广泛的应用。
砷化镓的高密度还使得它在集成电路制造中具有重要作用。
砷化镓可以通过分子束外延（MBE）或金属有机化学气相沉积（MOCVD）等技术制备成薄膜，用于制造高速、高频的电子器件。
砷化镓薄膜的高密度保证了器件的稳定性和可靠性。
除了在电子器件中的应用，砷化镓也被广泛用于光电子学领域。
砷化镓可以制备成红外探测器、光电二极管、激光二极管等光电子器件。
通过调控砷化镓的组分和结构，可以实现对不同波长的光的探测和发射。
砷化镓的高密度和优异的性能使得它成为当今电子工业中不可或缺的材料之一。
砷化镓的密度对于材料的物理、化学性质和器件性能具有重要影响。
因此，砷化镓的密度研究对于深入了解其特性和应用具有重要意义。
总结起来，砷化镓是一种密度较高的半导体材料，具有优异的电子特性和广泛的应用前景。
砷化镓的密度对于材料的性质和器件性能具有重要影响，研究砷化镓的密度有助于深入了解其特性和应用。
随着科技的不断发展，砷化镓在电子工业和光电子学领域的应用将会更加广泛。
砷化镓怎么读
砷化镓怎么读
Shen hua jia
砷化镓(alium arsenide),化学式GaAs。
灰色固体,熔点1238°C。
它在600°C以下，能在空气中稳定存在,粗不被非氧化性的酸侵蚀。
砷化镓是一种重要的半导体材料。
属功-V族化合物半导体。
属闪锌矿型晶格结构,晶格常数5.65*10-10m,熔点1237°C,禁带宽度1.4电子伏。
砷化镓于1964年进入实用阶段。
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、y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、抗辐射能力等优点。
此外，还可以用于制作转移器件一体效应器件。
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。
砷化镓
砷化镓和磷化镓是具有电致发光性能的半导体。
砷化镓发光二极管量子效率高、器件结构精巧简单、 机械强度大、使用寿命长，可应用于“光电话”。在 不便敷设电缆的地方或原有通信线路发生障碍时，可 用光电话通信，如在远洋船舶间或飞机间通话使用。 光电话应用的最突出实例是地面控制站与宇宙火箭在 大气层中加速或制动这段时间内的联系。那时火箭周
原 因
大多数产品不必太快。
砷化镓含有对人类有害的砷 元素，处理增加成本。
半导体材料特性
砷化镓于 1964 年进入实用阶段。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 电子迁移率比硅大约 7倍，故在制作微波器 件和高速数字电路方面得到重要应用。
砷化镓是制作高温、高频、抗辐射和低噪声器 件的良好材料。 特别是它的能带具有双能谷结构， 又属于直接带隙材料，故可制作体效应器件，高效 激光器和红外光源。砷化镓还可用来制作雪崩二极 管、场效应晶体管、变容二极管、势垒二极管等微 波器件和太阳电池等。与锗、硅相比，砷化镓具有 更高的电子迁移率，因此它是制作高速计算机用集 成电路的重要材料。
载流子迁移率高，适合于做高速IC，如：飞机控制和超 高速计算机；是半绝缘的，使临近器件的漏电最小化，允 许更高的封装密度。 砷化镓 最大频率范围 最大操作温度 电子迁移率 功率损耗 材料成本 2-300 GHz 200℃ 8500 小 高 硅 <1GHz 120℃ 1450 大 低
砷化镓的单晶生产
直径GaAs单晶。其中以低位错密度的HB方法生长的
2～3英寸的导电砷化镓衬底材料为主。
Ⅲ-Ⅴ族化合 物在高温时 会发生部分 离解，因此， 在讨论它们 的相平衡关 系时，还必 须考虑蒸汽 压这一因素。
砷化镓无机非金属材料
砷化镓无机非金属材料砷化镓（Gallium Arsenide，GaAs）是一种无机非金属材料，由镓（Ga）和砷（As）元素组成。
它具有多种优良的性能和应用领域，如光电子学、半导体器件等。
本文将对砷化镓的性质、制备方法、应用领域进行全面详细的介绍。
1. 砷化镓的性质砷化镓在室温下为黑色结晶固体，具有以下主要性质：1.1 密度和晶体结构砷化镓的密度约为5.32克/立方厘米，其晶体结构属于锐钛矿型（Zinc Blende，ZB），由镓和砷原子以ABAB…排列方式组成。
晶格常数为5.65 Å。
1.2 波长范围砷化镓的带隙宽度较窄，约为1.43电子伏特（eV），相当于可见光的波长范围。
因此，砷化镓在可见光和近红外光谱范围内具有较好的光电转换性能。
1.3 电子迁移率和载流子浓度砷化镓具有较高的电子迁移率，在高电子浓度下可超过8,500 cm²/Vs，而在低电子浓度下也能保持较高的迁移率。
此外，它具有较低的载流子浓度，有助于减小电子设备的噪声和功耗。
1.4 热导率和导热系数砷化镓具有较高的热导率，约为50 W/m·K，使其在高功率应用中能够快速散热。
此外，它的热膨胀系数较小，使其与一些其他材料（如硅）具有较好的热匹配性。
1.5 光电器件性能由于砷化镓的带隙宽度较小，因此它具有良好的光电转换性能。
它的光电器件可以实现高速、高频率的光通信和激光器。
此外，砷化镓光电器件具有较高的光子产额和较低的消光比，使其在光电子学中得到广泛应用。
2. 砷化镓的制备方法砷化镓的制备方法主要包括化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）、分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）和金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）等。
2.1 化学气相沉积化学气相沉积是一种常用的砷化镓制备方法。
砷化镓的参数
砷化镓的参数砷化镓（GalliumArsenide,称GaAs）一直以来都是电子产品中最重要的材料之一。
由于它体积小、功耗低、能量利用率高，因此它在微处理器、射频放大、模拟电路等电子产品中非常有用，在构建各类半导体时也得到了广泛的使用。
然而，传统的砷化镓薄膜和材料带来的技术难题和过程工艺挑战在不断增加。
因此，了解GaAs的性能及其参数的细微差别对于成功应用GaAs非常重要。
GaAs的结构及功能由其参数决定，可以根据它的表面状态、晶体结构及其它物理参数来评估。
例如，可以用拉曼光谱法评估GaAs 薄膜的厚度及其变化，以及其材料的吸收带和发射带；可以用X射线衍射技术测量GaAs的结构尺寸及其结构的变化、晶体塔德比及其它参数；还可以通过电子显微镜来评估GaAs的表面构造、表面层状态以及晶体结构。
GaAs的参数多样且复杂，但可以根据它的不同参数来分析和评估它的功能性能。
其中最常用的参数包括晶体尺寸、晶体塔德比以及表面形态参数，每个参数都对GaAs功能性能有一定影响。
晶体尺寸是GaAs晶体表面状态的最小单位，它可以帮助电子学家们测量GaAs晶体的空间结构、表面形态及其它物理参数。
晶体尺寸是一个有限的值，严格控制晶体尺寸可以提高GaAs晶体表面完整性，从而增强其性能。
晶体塔德比（TDR）是指GaAs晶体的表面形态、晶向及晶体结构。
它是一种特殊的表面特征，可以识别GaAs晶体的表面形态和晶体定向。
在GaAs的发光器件的制作中，TDR是用来测量器件的光学性能的重要参数之一，以确定结构的完整性及其功能性能。
最后，表面形态参数也是GaAs晶体特性的重要参数。
表面形态参数包括表面粗糙度、表面缺陷、表面张力等。
这些参数可以帮助人们了解GaAs晶体表面的粗糙度、缺陷、张力等，更好地了解GaAs晶体表面形态、晶体结构及其性能，从而更好地控制其功能性能。
总之，砷化镓（GaAs）是一种重要的半导体材料，它的性能及其参数的细微差别都与GaAs晶体的功能性能直接相关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
砷化镓
（gallium arsenide）化学式 GaAs。
黑灰色固体，熔点1238℃。
它在600℃以下，能在空气中稳定存在，并且不为非氧化性的酸侵蚀。
砷化镓简介
一种重要的半导体材料。
属Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体。
化学式GaAs，分子量144.63，属闪锌矿型晶格结构，晶格常数5.65×10-10m，熔点1237℃，禁带宽度1.4电子伏。
砷化镓于1964年进入实用阶段。
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，故要生长理想化学配比的高纯的单晶材料，技术上要求比较高。
砷化镓单晶生产技术
中国掌握“半导体贵族”砷化镓单晶生产技术
作为第二代半导体，砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。
昨天，2001年7月31日，中国科学家宣布已掌握一种生产这种材料的新技术，使中国成为继日本、德国之后掌握这一技术的又一国家。
北京有色金属研究总院宣布，国内成功拉制出了第一根直径4英寸的VCZ半绝缘砷化镓单晶。
据专家介绍，砷化镓可在一块芯片上同时处理光电数据，因而被广泛应用于遥控、手机、DVD计算机外设、照明等诸多光电子领域。
另外，因其电子迁移率比硅高6倍，砷化镓成为超高速、超高频器件和集成电路的必需品。
它还被广泛使用于军事领域，是激光制导导弹的重要材料，曾在海湾战争中大显神威，赢得“砷化镓打败钢铁”的美名。
据悉，砷化镓单晶片的价格大约相当于同尺寸硅单晶片的20至30倍。
尽管价格不菲，目前国际上砷化镓半导体的年销售额仍在10亿美元以上。
在“十五”计划中，我国将实现该产品的产业化，以占据国际市场。
[1]
砷化镓晶片发展前景
2010年5月，新一期英国《自然》杂志报告说，美国研究人员研发出一种可批量生产砷化镓晶片的技术，克服了成本上的瓶颈，从而使砷化镓这种感光性能比硅更优良的材料有望大规模用于半导体和太阳能相关产业[2]。
美国伊利诺伊大学等机构研究人员报告说，他们开发出的新技术可以生成由砷化镓和砷化铝交叠的多层晶体，然后利用化学物质使砷化镓层分离出来，可同时生成多层砷化镓晶片，大大降低了成本。
这些砷化镓晶片
可以像“盖章”那样安装到玻璃或塑料等材料表面，然后可使用已有技术进行蚀刻，根据需要制造半导体电路或太阳能电池板。
不过，该技术目前还只能用于批量生产较小的砷化镓晶片，如边长500微米的太阳能电池单元。
下一步研究将致力于利用新技术批量生产更大的砷化镓晶片。