砷化镓是什么材料 砷化镓的应用领域

　　砷化镓是重要的化合物半导体材料。

　　外观呈亮灰色，具金属光泽、性脆而硬。常温下比较稳定。加热到873K时，外表开始生成氧化物形成氧化膜包腹。常温下，砷化镓不与盐酸、硫酸、氢氟酸等反应，但能与浓硝酸反应，也能与热的盐酸和硫酸作用。

　　砷化镓天然存量稀少，通常采用镓和砷直接化合的方法，其中水平区域熔炼法是普遍采用的方法。通过区域提纯便可获得单晶。

　　砷化镓是一种重要的半导体材料。属于第八族化合物半导体。属闪锌矿型晶格结构，化学式GaAs。黑灰色固体，熔点1238摄氏度，它在600摄氏度以下，能在空气中稳定存在，并且不被非氧化性的酸侵蚀。

　　砷化镓（GaAs）半导体材料与传统的硅材料相比，具有很高的电子迁移率（约为硅材料的5.7倍）以及宽禁带结构。同样条件下，它能更快地传导电流。我们可以利用砷化镓半导体材料制备微波器件，它在卫星数据传输、移动通信、GPS全球导航等领域具有关键性作用。

　　砷化镓半导体材料的一个重要特性是它的光电特性。由于它具有直接带隙（通过吸收或放出光子能量，电子从价带直接跃迁到导带，从而有较高发光效率）以及宽禁带等结构，它的光发射效率比硅锗等半导体材料高。它不仅可以用来制作发光二极管、光探测器，还能用来制备半导体激光器，广泛应用于光通信等领域。此外，砷化镓半导体材料还具有耐高温、低功率等特性，在卫星通讯领域有着广泛应用。

　　砷化镓的应用领域

　　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到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。

　　1、砷化镓在光电子方面的应用

　　同用其他材料制作的激光器相比，砷化镓激光器有很多优点：首先激光器件可以做得很小，如用砷化镓激光器制造的小型雷达，只有手电筒那样大，能产生1.0×10-11s脉冲和6W的功率，是一种战地条件下很有效的雷达。

　　2、砷化镓在微电子方面的应用

　　在微电子方面，以半绝缘砷化镓为基体，用直接离子注入自对准平面工艺研制的砷化镓高速数字电路、微波单片电路、光电集成电路、低噪声及大功率场效应晶体管，且有速度快、频率高、低功耗和抗辐射等特点，不仅在国防上具有重要意义，在民用和国民经济建设中更有广泛应用。3、砷化镓在通信方面的应用

　　半绝缘砷化镓材料主要用于高频通信器件，受到近年民用无线通信市场尤其是手机市场的拉动，半绝缘砷化镓材料的市场规模也出现了快速增长的局面。

　　4、砷化镓在微波方面的应用

　　砷化镓场效应晶体管和雪崩二极管的工作效率已经达到几十千兆周，有可能突破100千兆周，这在雷达和微波通讯方面，都有着极为重要的意义。

　　5、砷化镓在太阳能电池方面的应用

　　砷化镓太阳能电池最大效率预计可以达到23%～26%，它是目前各种类型太阳能电池中效率预计最高的一种。砷化镓太阳能电池抗辐射能力强，并且能在比较高的温度环境中工作。

　　砷化镓的产品特性和制备工艺

　　半导体材料可细分为衬底、靶材、化学机械抛光材料、光刻胶、电子湿化学品、电子特种气体、封装材料等。其中，衬底是半导体材料领域的关键材料之一。砷化镓（GaAs）作为第二代半导体衬底材料的代表，是全球用途最广泛、生产量最大的化合物半导体材料，也是继硅（Si）材料之后最重要的微电子材料之一。由于砷化镓具有本征载流子浓度低、光电特性好、电子迁移率高（是硅的5-6倍）、禁带宽度大（1.43eV，硅为1.1eV）且为直接带隙，容易制成射频器件和光电子器件，用砷化镓制成的射频器件具有高频、性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点，能够满足多种场景需求。

 

　　从20世纪50 年代开始，科学家已开发出多种砷化镓单晶生长方法，主流的生长工艺包括：液封直拉法（LEC）、水平布里奇曼法（HB）、垂直布里奇曼法（VB）以及垂直温度梯度凝固法（VGF）等。

　　从国内大陆地区来看，我国砷化镓行业产业链中，我国原材料较为丰富，具备较大竞争力；单晶制造环节已有较多企业布局，工艺较为成熟，主要满足国内需求，竞争力一般，直接面临国际领先企业在华工厂的竞争，比如美国AXT公司在中国布局了工厂；外延片制造环节中国大陆地区几乎空白，部分上市企业布局了LED芯片的制造，较为低端；IC设计、晶圆制造、封装测试等环节也主要围绕LED芯片的垂直整合，通讯元件方面的布局才刚起步，竞争力缺失。

　　文章综合自百度知道、chemicalbook、武汉鑫融新材料、业百科、前瞻产业研究院