磷化镓的晶体结构、性质及生产工艺

1)磷化镓性质及用途

磷化镓化学式为GaP,是一种由ⅢA 族元素镓(Ga)与VA 族元素磷(P)合成的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料。 纯磷化镓是橙红色透明晶体。 密度4.13 g/cm3,熔点1 477 ℃,离解压力为3.5 MPa±1.0 MPa,难溶于盐酸和硝酸,可溶于王水。 磷化镓的晶体结构为闪锌矿型,晶格常数(5.447 ±0.060)Å,化学键是以共价键为主的混合键,其离子键成分约为20%,300 K 时能隙为2.26 eV,属间接跃迁型半导体。 磷化镓与其他大带隙Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体相同,可通过引入深中心使费米能级接近带隙中部,如掺入铬、铁、氧等杂质元素可成为半绝缘材料。

磷化镓(GaP)晶体表面硬度高,热导率大,是宽波段透过的红外光学材料,由于优良的综合光学、机械和热学性能,其在军事领域及民用高科技领域有着潜在应用的可能性。 特别是该晶体材料有可能代替现有的最重要的长波红外材料ZnS,或者与其形成复合材料,是高马赫数导弹窗口材料的选择之一。 目前磷化镓最重要的应用领域是光纤通信,它是可见光发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的主要品种之一,可将电信号转变为光信号,实现在光纤中的远、近距离传输。

2)磷化镓的生产原理及方法(www.xing528.com)

现代半导体工业都是在高压合成炉中采用两恒区定向凝固工艺合成磷化镓多晶,再把多晶经适当处理装入高压单晶炉内进行单晶拉制。 用元素磷(一般用红磷)和单质镓为原料,在真空管式炉中高温下反应,可制得多晶磷化镓。

在特定条件下,也可以一步制备出单晶磷化镓。 磷化镓的制备方法有合成溶质扩散法(SSD)、液封直拉法(LEC)、气相生长法、液体密封直拉法、液相外延法。