El arseniuro de galio del ( GaAs ) es un compuesto de dos elementos, galios y arsénicos . Es un semiconductor importante y se utiliza para hacer los dispositivos tales como circuitos integrados (IE, MMICs, diodos láseres infrarrojos de los diodos electroluminosos y células solares de la frecuencia de la microonda .

Usos

Ventajas del GaAs

El GaAs tiene algunas características electrónicas que sean superiores al silicio 'S. Tiene una velocidad saturada un más alto del electrón y movilidad de electrón más alta, permitiendo los transitors hechos de él para funcionar en las frecuencias superior a 250 gigahertz. También, los dispositivos del GaAs generan menos ruido que los dispositivos del silicio cuando están funcionados en los de alta frecuencia. Pueden también ser funcionados en los niveles de una energía más alta que el dispositivo equivalente del silicio porque hacen que voltajes de avería más altos estas características recomienden el trazado de circuito del GaAs en comunicaciones basadas en los satélites de los teléfonos móviles, acoplamientos de punto a punto de la microonda, y algunos sistemas del radar . Se utiliza en la fabricación de los diodos de Gunn para la generación de microondas.

Otra ventaja del GaAs es que tiene un boquete de venda directo, así que significa que puede ser utilizado para emitir la luz. El silicio tiene un bandgap indirecto y así que es muy pobre en la emisión de la luz. (No obstante, los avances recientes pueden hacer el LED del silicio y los lasers posibles). ¡

Debido a su alta velocidad de conmutación, el GaAs parecería ser ideal para las aplicaciones informáticas, y en los años 80 muchos pensaron por algún tiempo que el mercado de la microelectrónica cambiaría del silicio al GaAs. Los cambios primero frustrados fueron ejecutados por el Cray Computer Corporation de los vendedores del superordenador, el convexo, y el Alliant en un intento por permanecer delante del microprocesador de nunca-mejora Cmos . Cray construyó eventual una máquina GaAs-basada en el principio de los 90, el Cray-3, pero el esfuerzo no fue capitalizado adecuado, y archivaron a la compañía para la bancarrota en 1995.

Ventajas del silicio

El silicio tiene tres ventajas importantes sobre el GaAs para la fabricación del circuito integrado. Primero, el silicio es abundante y barato procesar. La mayor fuerza física del silicio permite obleas más grandes (máximo de ~300 milímetros comparados a diámetro de ~150 milímetros para el GaAs). El Si es alto abundante en la corteza de tierra, bajo la forma de minerales del silicato . La economía a escala disponible para la industria del silicio también ha reducido la adopción del GaAs.

La segunda ventaja del comandante del Si es la existencia del &mdash del dióxido de silicio ; uno del mejor dióxido de silicio de los aisladores se puede incorporar fácilmente sobre los circuitos del silicio, y tales capas son adherentes al Si subyacente. El GaAs no forma una capa de aislamiento adherente estable.

El tercero, y quizás la mayoría del importante, ventaja del silicio es que posee una movilidad mucho más alta del agujero . Esta alta movilidad permite la fabricación de los transistores de efecto de campo del P-channel de la alto-velocidad que se requieren para la lógica Cmos . Porque carecen una estructura rápida del Cmos, los circuitos de lógica del GaAs tienen consumo de una energía mucho más alta, que los ha hecho incapaces de competir con los circuitos de lógica del silicio.

Heteroestructuras del GaAs

Las estructuras acodadas complejas del arseniuro de galio conjuntamente con el arseniuro de aluminio (AlAs) o el Al_xGa_1-xAs de la aleación se pueden crecer usar la epitaxia de viga molecular (MBE) o usar la epitaxia metalorgánica (MOVPE) de la fase de vapor. Porque el GaAs y AlAs casi tiene el mismo enrejado constante, las capas tienen tensión inducida muy pequeña, que permite que sean crecidas casi arbitrariamente densamente. Agregando el manganeso del vario por ciento al GaAs, el GaMnAs puede ser crecido, que es un semiconductor magnético importante.

Células solares y detectores

Otro uso importante del GaAs está para las células solares de la eficacia alta en el 1970, las células solares de la primera heteroestructura del GaAs fueron creadas por el Zhores Alferov y su equipo en el URSS . En el principios de los 80, la eficacia de las mejores células solares del GaAs sobrepasó el de las células solares de silicio, y en los años 90 las células solares del GaAs asumieron el control del silicio como el tipo de la célula más de uso general para los órdenes fotovoltaicos para los usos basados en los satélites. Más adelante, doblarse y las células solares de la triple-ensambladura basadas en el GaAs con el germanio y las capas del fosfuro del galio del indio fueron desarrolladas como la base de una célula solar de la ensambladura triple que llevó a cabo una eficacia de registro de sobre el 32% y puede funcionar también con la luz como concentrado como 2. Esta clase de célula solar acciona el alcohol de las robustezas y la oportunidad, que están explorando superficie de Marte '. También muchos coches solares utilizan el GaAs en órdenes solares.

Los diseños complejos de dispositivos de Al_xGa_1-xAs-GaAs pueden ser sensibles a la radiación infrarroja ( QWIP ).

Los diodos del GaAs se pueden utilizar para la detección de radiografías.

Dispositivos de la emisión ligera

¡El GaAs se ha utilizado para producir los diodos láseres (del infrarrojo cercano) desde el 1960s.< temprano! --alguien encuentra una referencia anterior-->

Los solos cristales del arseniuro de galio se pueden fabricar por la técnica de Bridgeman, pues el Czochralski de proceso es difícil para este material debido a sus características mecánicas. Sin embargo, un método encapsulado de Czochralski se utiliza para producir la pureza ultraalta GaAs para los semi-aisladores.

El GaAs es de uso frecuente un material del substrato para el crecimiento epitaxial de otros semiconductores de III-V incluyendo: InGaAs y GaInNAs.

Seguridad

Las características toxicológicas del arseniuro de galio no se han investigado a fondo. Por un lado, debido a su contenido arsénico, se considera alto el tóxico y el carcinógeno. Por una parte, el cristal es bastante estable que los pedazos injeridos se pueden pasar con la absorción insignificante por el cuerpo. Cuando la tierra en partículas muy finas, por ejemplo en procesos de oblea-pulido, la alta superficie permite más reacción con agua, lanzando un poco de arsina y/o arsénico disuelto. El ambiente, los aspectos de salud y de la seguridad de las fuentes del arseniuro de galio (tales como Trimethylgallium y la arsina ) y los estudios de la supervisión de la higiene industrial de los precursores metalorgánicos se han divulgado recientemente en una revisión.

Ver también

Electrónica
Transistor de efecto de campo
Transistor bipolar del emisor de la heteroestructura
Circuito integrado
Semiconductor
Dispositivos de semiconductor
Célula solar
Semiconductor magnético

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