氮化镓

本Valsler

本周,罗威娜Fletcher-Wood复合,揭示了半导体的科学。

罗威娜Fletcher-Wood

氮化镓的历史告诉低效、不洁净的,有问题的化合物。

相对现代材料,镓在1875年被发现,立即开缝成一个缺口在门捷列夫的元素周期表,表现出他的物理性质预测“eka-aluminium”。与此同时,氮化镓一举成名的60年代,在首次单晶薄膜的生长。结合集团III和V元素,氮化镓元素半导体锗等电子,但不同的结构和带隙。科学家们兴奋地探索它的属性。

氮化镓的特性之一是,它很容易把电能变成了微弱的蓝光,sort-after颜色的发光二极管。也发现广泛的高温,耐抗电离辐射,减少对大气的反应比其他组III-V化合物,使其更容易使用。至关重要的是,它显示出低电阻,失去权力的只有一小部分热量,所以让它处理电压的十倍的硅,制造更小、更快,更高效的设备。

尽管氮化镓的潜力无限,它不是。事实上,氮化镓是非常不可靠,非常低效,将不超过0.005%的电输入转化为轻,不到碳化硅60倍。

它也遭受了一个主要障碍:氮化镓晶体管从不关闭。计算机信号的神经元,晶体管的设计让电流流和块电压高,但氮化镓晶体管流淌,像一个不断的肾上腺素,短路的风险。

使氮化镓可用,p(正面)和n(-)掺杂半导体需要设置pn结,电子产品的构建块。结,电荷流从消极到积极的叶子耗尽,导电层可以操纵使二极管。n型氮化镓氮化物很容易由掺杂与氧气或硅,但多年来,p型仍然难以捉摸。

问题是纯度之一。早在1960年代和70年代,生产方法遭受沉重的氧气和水的污染。伴随这是大量的晶格结构混乱。杂质添加到结构的能带结构,所以半导体特性的影响。

氮化镓纤锌矿晶体结构。通常,它是生长在蓝宝石晶体,有一个氧原子的刚玉晶体结构相同的安排,但金属离子的不同安排。尽管这不会引起混乱的产品,科学家已经发现越来越多的缓冲层砷化镓晶体,具有闪锌矿结构,实际上减少了他们。修改结构也变成了线索只是晶体管,突然间氮化镓半导体开始变得可能。

突破了新的合成方法的发展。减少污染,不仅是可靠性改进,但n型氧气和水的浓度下降,使magnesium-doped p型半导体。但别的改变:他们在紫外线辐射光。

事实上,这是有道理的理论氮化镓的带隙,并简单地没有见过在受污染的材料。蓝色的光呢?实际上,光从magnesium-doped氮化镓是紫色,颜色我们难以检测。蓝色的光激发电子的结果影响深处材料。

今天,氮化镓的主要障碍是成本。它出现在设备已经从蓝光读者催化剂,并参与了电解水。在未来,它使用LED灯可以生产70%到80%的效率。它可以用来制造更小的笔记本电脑电源适配器,更紧凑的卫星太阳能电池,或为医学影像产生tetrahertz辐射,人体扫描或从事间谍活动。单晶氮化镓纳米管和纳米线进一步应用在微观,光电子学。这些小材料,由于大量的表面体积比,受到量子效应和散装材料可能有非常不同的属性。

因为它变得便宜,氮化镓可以用来运行谷歌,检测皮肤癌,,通过减少电池重量和增加电池容量,它甚至可以带你去商店在下一代电动汽车。

本Valsler

罗威娜Fletcher-Wood与氮化镓。下周,Kat Arney流行的塑料意外发明的一只猫…

Kat Arney

故事是这样的:猫打翻了一瓶甲醛在实验室里一个晚上,在倒霉的动物的菜里滴下的牛奶。早上,Spitteler发现甲醛凝结了牛奶变成固体,材料来呢,把他从火车上的研究和发展。

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Kat Arney加入的故事,幸运的猫在接下来的化学元素的播客。在那之前,接触任何化合物你想知道更多关于电子邮件chemistryworld@rsc.org或者推特@chemistryworld。我本Valsler,谢谢你加入我。