Фосфид галлия

Фосфид галлия
Элементарная ячейка кристаллов типа цинковой обманки Ga P
Общие
Хим. формула	GaP
Физические свойства
Молярная масса	100,70 г/моль
Плотность	4,138 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1477 °C
• кипения	разлагается °C
• вспышки	110 °C
Химические свойства
Растворимость
• в воде	нерастворим
Оптические свойства
Показатель преломления	3,02 (2,48 мкм), 3,19 (840 нм), 3,45 (550 нм), 4,30 (262 нм)
Структура
Координационная геометрия	тетраэдрическая
Кристаллическая структура	типа цинковой обманки
Классификация
Рег. номер CAS	12063-98-8
PubChem	82901
Рег. номер EINECS	235-057-2
SMILES	P#[Ga]
InChI	InChI=1S/Ga.P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N
RTECS	LW9675000
ChemSpider	74803
Безопасность
NFPA 704	1 3 1 W
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Фосфи́д га́ллия (химическая формула GaP) — бинарное неорганическое химическое соединение галлия и фосфора. При нормальных условиях оранжево-жёлтые кристаллы.

Непрямозонный полупроводник из класса A^IIIB^V с шириной запрещённой зоны 2,27 эВ (при 300 К).

Используется для изготовления светодиодов зелёного, жёлтого и красного цветов излучения.

Физические свойства

Общие

При нормальных условиях жёлтые, немного оранжевые кристаллы или мелкокристаллический жёлтый порошок. Крупные нелегированные монокристаллы светло-оранжевые, после легировании приобретают более тёмный цвет.

Кристаллизуется в кубической структуре типа цинковой обманки. пространственная группа T²_d-F-43m, постоянная решётки 0,5451 нм.

Температура плавления 1447 °C. При атмосферном давлении разлагается на элементы, не достигнув температуры кипения, при этом элементарный фосфор улетучивается в виде паров. Плотность 4,138 г/см₃.

Не растворим в воде.

Полупроводниковые и оптические свойства

Является непрямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 2,27 эВ при 300 K. Подвижность электронов 250 см²/(В·с), подвижность дырок 75 см²/(В·с) при 300 K.

При легировании монокристаллов серой или теллуром приобретает электронный тип проводимости, легирование цинком придаёт дырочный тип проводимости.

Показатель преломления 4,3; 3,45; 3,18 для длин волн 262 нм (ультрафиолетовое излучение), 550nbsp;нм (зелёный свет) и 840 нм (ближний инфракрасный диапазон) соответственно, и выше, чем в большинстве оптических материалов, например, показатель преломления алмаза 2,4^[1].

Получение

Получают длительным нагреванием стехиометрических количеств галлия и фосфора в инертной атмосфере при повышенном давлении.

Крупные монокристаллы выращивают из расплава оксида бора при повышенном давлении (10—100 атм для исключения разложения на элементы при высокой температуре) в инертной атмосфере, обычно — в аргоне. Этот метод выращивания монокристаллов иногда называют жидкофазным методом Чохральского — представляющим собой развитие традиционного метода Чохральского, применяемого для выращивания крупных монокристаллов, например, кремния.

Применение

Начиная с 1960-х годов используется для изготовления недорогих светодиодов. Недостаток этого материала — относительно быстрая деградация светового выхода при высоких плотностях протекающего тока и чувствительность к повышению температуры. Иногда используется в гетероструктурах совместно с арсенидом-фосфидом галлия.

Фосфид галлия также применяется в качестве оптического материала в оптических приборах.

Светодиоды, изготовленные из чистого фосфида галлия, излучают зелёный свет с максимумом на длине волны 555 нм, при легировании азотом максимум спектра излучения сдвигается в жёлтую часть видимого спектра (560 нм), легирование цинком ещё более сдвигает излучение в длинноволновую часть спектра (700 нм).

Так как фосфид галлия хорошо прозрачен для жёлтого света, светодиодные структуры из фосфида галлия на арсениде-фосфиде галлия более эффективны, чем структуры из фосфида галлия на арсениде галлия.