Gallium(III)fosfide

Gallium(III)fosfife
Structuurformule en molecuulmodel
GaP-schijven (onzuiver)
GaP wafer (elektronica-kwaliteit)
Kristalstructuur van GaP
Algemeen
Molecuulformule GaP {\displaystyle {\ce {GaP}}}
Andere namen Galliumfosfide
gallanylidynefosfaan
Molmassa [1] 100,697 g/mol
SMILES
[Ga]#P
CAS-nummer 12063-98-8
PubChem 82901
Wikidata Q421416
Beschrijving bleek oranje vaste stof
Fysische eigenschappen
Dichtheid [1] 4,138 g/cm³
Smeltpunt [1] 1457 °C
Vlampunt 110 °C
Onoplosbaar in water
Brekingsindex 2.964 (10 µm), 3.209 (775 nm), 3.590 (500 nm), 5.05 (354 nm)[2] 
Geometrie en kristalstructuur
Kristalstructuur Kubisch kristalstelsel (Zinkblende)[3]
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHos [4]−88,0 kJ/mol
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Gallium(III)fosfide, vaak ook als galliumfosfide benoemd, is een binaire verbinding van de elementen gallium (een hoofdgroepmetaal) en fosfor, met de formule GaP {\displaystyle {\ce {GaP}}} . De stof wordt vooral gebruikt als halfgeleider met een indirecte bandgap van 2,24 eV bij kamertemperatuur. Onzuiver polykristallijn materiaal oogt bleek oranje of grijs. Ongedoteerde wafers zijn oranje, maar sterk gedoteerde wafers zijn donkerder ten gevolge van absorptie door vrije elektronen of positieve "gaten". De stof is geurloos en onoplosbaar in water.

GaP heeft een microhardheid van 9450 N/mm2, een Debye-temperatuur van 173 °C en een lineaire uitzettingscoëfficiënt van 5,3*10-6 K−1 bij kamertemperatuur.[3] Het wordt met zwavel, silicium of tellurium gedoteerd in de productie van n-type halfgeleiders. Zink wordt gebruikt om het p-type te verkrijgen.

Galliumfosfide wordt toegepast in optische systemen.[5][6][7] De statische diëlektrische constante is 11,1 bij kamertemperatuur.[8] De brekingsindex varieert tussen ~3,2 en 5,0 in het zichtbare spectrum, wat een grotere spreiding is dan de meeste halfgeleiders vertonen.[2] In het transparante gebied is de brekingsindex groter dan voor bijna elk ander transparant materiaal, inclusief edelstenen als diamant of stoffen die voor speciale lenzen gebruikt worden zoals zinksulfide.

LED's: Light-emitting diodes

Galliumfosfide is sinds de jaren 60 van de 20e eeuw toegepast in goedkope rode, oranje en groene LED's met een lage tot middelmatige helderheid. Het wordt of alleen gebruikt of in combinatie met galliumarsenidefosfide ( GaAs x P 1 − x {\displaystyle {\ce {GaAs_{x}P_{1-x}}}} ).

Pure GaP LEDs zenden groen licht uit met een golflengte van 555 nm. Stikstof-gedoteerd GaP geeft geelgroen licht (565 nm), met zinkoxide gedoteerd GaP geeft rood licht(700 nm).

Galliumfosfide is transparant voor geel en rood licht, zodat GaAsP-op-GaP LEDs efficiënter zijn dan GaAsP-op-GaAs LEDs.

Maken van GaP-wafers

Galliumfosfide wordt gemaakt in een smelt bij een temperatuur van 1500 °C. Een daarbij optredend probleem is dat galliumfosfide al bij ~900 °C dissocieert, waarbij fosfor als gas ontwijkt. Tijdens het maken van wafers voor de elektronica-industrie wordt het ontsnappen van fosfor voorkomen door een deken van gesmolten boortrioxide, B 2 O 3 {\displaystyle {\ce {B2O3}}} , in een atmosfeer van inert gas bij 10-100 atmosfeer. Het proces wordt aangeduid als "liquid encapsulated Czochralski"-groei (LEC) een uitwerking van het Czochralski-proces dat voor silicium-wafers gebruikt wordt.

Bronnen, noten en/of referenties
  • Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Gallium phosphide op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.

Externe links

  • GaP. refractiveindex.info
  • Ioffe NSM data archive
  • GaP wafer supplier : Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

Verwijzingen in de tekst

  1. ↑ a b c (en) . (2016). Ed.: Haynes, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). 4.63 – CRC Press. ISBN 9781498754293
  2. ↑ a b (en) . (2016). Ed.: Haynes, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). 12.156 – CRC Press. ISBN 9781498754293
  3. ↑ a b (en) . (2016). Ed.: Haynes, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). 12.80 – CRC Press. ISBN 9781498754293
  4. ↑ (en) . (2016). Ed.: Haynes, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). 5.20 – CRC Press. ISBN 9781498754293
  5. ↑ (en) Wilson, Dalziel J.; Schneider, Katharina; Hönl, Simon; Anderson, Miles; Baumgartner, Yannick; Czornomaz, Lukas; Kippenberg, Tobias J.; Seidler, Paul (January 2020). Integrated gallium phosphide nonlinear photonics. Nature Photonics 14 (1): 57–62. ISSN: 1749-4893. DOI: 10.1038/s41566-019-0537-9. Gearchiveerd van origineel op 29 november 2022.
  6. ↑ Cambiasso, Javier, Grinblat, Gustavo, Li, Yi, Rakovich, Aliaksandra, Cortés, Emiliano (8 februari 2017). Bridging the Gap between Dielectric Nanophotonics and the Visible Regime with Effectively Lossless Gallium Phosphide Antennas. Nano Letters 17 (2): 1219–1225. ISSN: 1530-6984. PMID 28094990. DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05026.
  7. ↑ (en) Rivoire, Kelley; Lin, Ziliang; Hatami, Fariba; Masselink, W. Ted; Vučković, Jelena (7 december 2009). Second harmonic generation in gallium phosphide photonic crystal nanocavities with ultralow continuous wave pump power. Optics Express 17 (25): 22609–22615. ISSN: 1094-4087. PMID: 20052186. DOI: 10.1364/OE.17.022609. Gearchiveerd van origineel op 17 juli 2020.
  8. ↑ (en) . (2016). Ed.: Haynes, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). 12.85 – CRC Press. ISBN 9781498754293