Арсенид алюминия-галлия
Арсенид алюминия-галлия (иные названия: алюминия галлия арсенид, алюминия-галлия арсенид) — тройное соединение мышьяка с трехвалентными алюминием и галлием, переменного состава, состав выражается химической формулой AlxGa1-xAs). Здесь параметр x принимает значения от 0 до 1 и показывает относительное количество атомов алюминия и галлия в соединении. При x=0 формула отвечает арсениду галлия (GaAs), при x=1 — арсениду алюминия (AlAs). Является широкозонным полупроводником, причём ширина запрещенной зоны при 300 К плавно изменяется в зависимости от х от 1,42 эВ у GaAs до 2,16 эВ у AlAs. В диапазоне х от 0 до 0,4 является прямозонным полупроводником. Постоянная решётки этого соединения практически не зависит от параметра х, и, соответственно, совпадает с таковой у GaAs.
| Арсенид алюминия-галлия | |
|---|---|
 Кристаллическая структура AlGaAs типа цинковой обманки Ga или Al As | |
| Общие | |
| Систематическое наименование | Арсенид алюминия-галлия |
| Хим. формула | AlxGa1-xAs |
| Физические свойства | |
| Состояние | тёмно-серые кристаллы с красноватым отливом |
| Молярная масса | переменная, зависит от параметра х, 101,9 - 144,64 (GaAs) г/моль |
| Плотность | переменная, зависит от х, 3,81 - 5,32 (GaAs) |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | переменная, зависит от х, 1740 - 1238 (GaAs) |
| Структура | |
| Координационная геометрия | тетраэдральная |
| Кристаллическая структура | кубическая, типа цинковой обманки |
| Безопасность | |
| Токсичность | при взаимодействии с водой выделяет арсин |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
В литературе параметр х, где не возникнет двусмысленности, обычно опускается, и формула AlGaAs подразумевает именно это соединение указанного переменного состава.
Кристаллическая структура
Сингония кристалла — кубическая, типа цинковой обманки (сфалерита) с постоянной решётки около 0,565 нм и слабо зависит от параметра х.
Получение
Тонкие плёнки соединения обычно выращивают на подложках методом газофазной эпитаксии из разреженной смеси газов, например, триметилгаллия, триметилалюминия и арсина, причём параметр х при таком процессе можно регулировать, изменяя концентрации триметилгаллия и триметилалюминия в газе (для упрощения коэффициентов показаны получения соединений с равными количествами атомов Al и Ga):
- Ga(CH3)3 + Al(CH3)3 + 2 AsH3 → AlGaAs2 + 6 CH4.
Также AlGaAs получают методом молекулярно-пучковой эпитаксии:
- 2 Ga + 2 Al + As4 → 2 AlGaAs2.
Применение
AlGaAs применяют в промежуточных слоях полупроводниковых гетероструктур для вытеснения электронов в слой чистого арсенида галлия. Пример подобных полупроводниковых приборов — фотодатчики, использующие эффект квантовой ямы.
На основе AlGaAs строятся инфракрасные (пик излучения на 880 нм) и красный (пик излучения 660 нм) светодиоды. Светодиоды инфракрасного излучения с пиком 880 нм применяются для создания инфракрасных каналов связи, в том числе в интерфейсе IrDA и пультах дистанционного управления.
Также AlGaAs может быть использован для создания полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона с длиной волны излучения 1,064 мкм.
Токсичность и вредность
С этой точки зрения AlGaAs недостаточно изучен. Известно, что пыль соединения вызывает раздражение кожи, глаз и лёгких. Аспекты охраны труда и производственной гигиены в процессе газовой эпитаксии, при которой используются такие соединения, как триметилгаллий и арсин, изложены в обзоре[1].
См. также
- Арсенид галлия-индия
- Фосфид галлия-индия
- Арсенид галлия
- Арсенид индия
Примечания
Литература
- Sadao Adachi: Properties of aluminium gallium arsenide. IET, 1993, ISBN 0852965583 (Сведения о книге)
Ссылки
- AlxGa1-xAs. Ioffe Database. Sankt-Peterburg: FTI im. A. F. Ioffe, RAN. Архивировано 30 октября 2012 года.