Azotek galu

związek chemiczny

Azotek galu, GaN – nieorganiczny związek chemiczny, nie występujący naturalnie, stosowany głównie jako materiał półprzewodnikowy w optoelektronice, m.in. w laserach półprzewodnikowych (np. niebieski laser), diodach elektroluminescencyjnych, detektorach i przetwornikach elektroakustycznych.

Azotek galu
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny GaN
Masa molowa 83,73 g/mol
Wygląd szare kryształy[1] lub proszek[2]
Identyfikacja
Numer CAS 25617-97-4
PubChem 117559
Podobne związki
Inne aniony GaF, GaAs GaSb
Inne kationy BN AlN
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

OtrzymywanieEdytuj

Podstawowe metody syntezy azotku galu to:

  • Metoda wodorkowa (HVPE) polegająca na syntezie GaN z chlorku galu i amoniaku
  • Metoda syntezy z roztworu azotu w galu (wysokociśnieniowa).
  • Metoda syntezy z w obecności nadkrytycznego amoniaku (metoda amonotermalna)[4]

WłaściwościEdytuj

W postaci monokrystalicznej tworzy bezbarwne lub lekko zabarwione kryształy. Azotek galu jest bardzo twardym materiałem, jego moduł ściśliwości wynosi około 245 GPa, a twardość wyznaczona metodą Vickersa 12 GPa. Azotek galu jest materiałem krystalizującym w heksagonalnej strukturze wurcytu o stałych sieciowych a = 3,189 i c = 5,185 Å. Jest również bardzo odporny chemicznie, nie trawi się w większości kwasów i zasad, w szczególności jego powierzchnia galowa wykazuje ogromną odporność chemiczną. Azotek galu jest półprzewodnikiem prostoprzerwowym o wartości przerwy zabronionej w środku strefy Brillouina około 3,45 eV, co oznacza, że jest on przezroczysty dla całego zakresu widzialnego. Azotek galu jest materiałem piezoelektrycznym i ze względu na obniżoną symetrię sieci krystalicznej również materiałem piroelektrycznym.

Azotek galu posiada temperaturę topnienia 2200 °C, przy równowagowym ciśnieniu azotu 6 GPa. W ciśnieniu atmosferycznym azotek galu rozkłada się w temperaturze około 1000 °C.

ZastosowanieEdytuj

Azotek galu stanowi podstawę struktur używanych w produkcji białych, nadfioletowych, fioletowych, niebieskich i zielonych diod elektroluminescencyjnych oraz laserów nadfioletowych, fioletowych, niebieskich i zielonych (choć w prawie wszystkich tych przyrządach światło jest emitowane z azotku indowo-galowego).

PrzypisyEdytuj

  1. a b c d CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 4-63, ISBN 978-1-4987-5429-3.
  2. a b Azotek galu (nr 481769) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2018-07-11]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  3. Azotek galu (nr 481769) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2018-07-11]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  4. T. Hashimoto i inni, A GaN bulk crystal with improved structural quality grown by the ammonothermal method, „Nat Mater”, 6 (8), 2007, s. 568–571, DOI10.1038/nmat1955, PMID17603489 (ang.).