галлия арсенид

ГАЛЛИЯ АРСЕНИД GaAs

темно-серые с фиолетовым оттенком и металлич. блеском кристаллы, решетка кубическая типа сфалерита (а = 0,565321 нм); т. пл. 1238 °C; плота. 5,317 г/м³ (20 °C), жидкого 6,00 г/см³ (1238 °C); C⁰ 46,9 Дж/(моль∙К); 105,6 кДж/моль, −74,1 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 64,27 Дж/(моль∙К); температурный коэф. объемного расширения 5,93∙10⁻⁶ К⁻¹ (0–252 °C; теплопроводность 150Вт/(м∙К) при 27 °C; 13,2. Полупроводник; при 27 °C ширина запрещенной зоны 1,428 эВ, подвижность электронов 8500см²/(В∙с), дырок 400 см²/(В∙с); эффективная масса электронов проводимости т_е = 0,065m₀, дырок m_p = 0,5m₀ (m₀-масса свободного электрона).

Устойчив к кислороду воздуха и парам воды до ~600 °C, медленно реагирует с H₂SO₄ и соляной кислотой с выделением AsH₃, под действием HNO₃ пассивируется, растворами щелочей разлагается.

Получают GaAs сплавлением Ga с As под давлением паров As (ок. 100 кПа). Монокристаллы выращивают методами зонной плавки, направленной кристаллизации под давлением паров As или вытягиванием по Чохральскому из-под слоя флюса В₂O₃ под давлением Ar (150 кПа). Эпитаксиальные пленки, а также мелкокристаллич. GaAs получают путем хим. транспортных реакций с H₂ в качестве газа-носителя, напр.:

4GaAs + 4HCl 2GaCl + 4As + 2H₂(900 → 750 °C)

при этом GaAs получают в горячей зоне (900 °C) по реакции:

2Ga + 2AsCl₃ + 3H₂ → 2GaAs + 6HCl

Используют также процесс Ga(C₂H₅)₃ + AsH₃ → GaAs + 3C₂H₆ (ок. 700 °C.

Пленки GaAs получают также из его растворов в расплавленном Ga. Для легирования монокристаллов и пленок используют добавки Те. Se, S, Sn, Zn, Cd, Ge. Монокристаллы с высоким р (10⁸–10⁹ Ом∙см) получают с использованием добавок Fe или Cr.

Г. а. — один из осн. полупроводниковых материалов для интегральных микросхем, фотоприемников, СВЧ- и фотодиодов, транзисторов, инжекционных лазеров, оптич. фильтров и модуляторов лазерного излучения, солнечных батарей и др.

^{Лит.: Арсенид галлия. Получение, свойства и применение, под ред. Ф.П. Касаманлы и Д. Н. Наследова, М., 1973; М ильвидский М. Г., Пелевин О. В., Сахаров Б. А., Физико-химические основы получения разлагающихся полупроводниковых соединений. (На примере арсенида галлия), М., 1974.}

_{П. И. Федоров}