Gallium Arseniuro -Struktur, Eigenschaften, Verwendungen, Risiken

Er Gallium Arseniuro Eine anorganische Verbindung, die durch ein Atom des Gallischen Elements (GA) und ein Arsenatom (AS) gebildet wird. Seine chemische Formel ist Gaas. Es ist ein dunkelgrauer Feststoff, der einen grünlich blauen Metallic -Glanz präsentieren kann.

Nanostrukturen dieser Verbindung wurden mit Potential für verschiedene Verwendungszwecke in vielen Elektronikfeldern erhalten. Es gehört zu einer Gruppe von Materialien, die als Verbindungen III-V für die Position seiner Elemente in der chemischen Periodenzeittabelle bezeichnet werden.

Nanostrukturen von Gaas. Ян the.Org/lizenzen/by-sa/4.0). Quelle: Wikimedia Commons.

Es ist ein Halbleitermaterial, was bedeutet, dass Strom nur unter bestimmten Bedingungen führen kann. Es wird häufig in elektronischen Geräten wie Transistoren, GPS, LED -Lichtern, Lasern, Tablets und Smartphones verwendet.

Es hat Eigenschaften, die es leicht absorbieren können, leicht Licht zu absorbieren und es Strom zu machen. Daher wird es in Satelliten- und Weltraumfahrzeugen -Solarzellen verwendet.

Es ermöglicht Strahlung, die in verschiedene Materialien und auch lebende Organismen eindringt, ohne diese Schäden zu erzeugen. Die Verwendung eines Gaas -Lasertyps, der sich durch Schlangengift regeneriert, wurde untersucht.

Es ist jedoch eine toxische Verbindung und kann beim Menschen und Tieren Krebs verursachen. Elektronische Teams, die in Mülldeponien verworfen werden.

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Struktur

Das Gallium Arseniuro präsentiert ein Verhältnis von 1: 1 zwischen einem Element der Gruppe III der Periodenzüchter und einem Element der Gruppe V, so dass es als Verbindung III-V bezeichnet wird.

Es wird als intermetallischer Feststoff angesehen, der aus Arsen (AS) und Gallium (GA) besteht, mit Oxidationszuständen, die von GA reichen⁽⁰⁾As⁽⁰⁾ nach ga⁽⁺³⁾As^(-3).

Gallium Arseniuro Crystal. W. Oelen/CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0). Quelle: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

• Gallium Arseniuro
• Gallium -Monoarser

Eigenschaften

Körperlicher Status

Dunkelgrau kristalliner Feststoff mit grünlichem blauem oder grauem Staub Glanz. Seine Kristalle sind kubisch.

Gaas -Kristalle. Links: polierte Seite. Rechts: raue Seite. MATERIALSCIENTIST bei English Wikipedia/CC BY-S (https: // CreeveCommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0). Quelle: Wikimedia Commons.

Molekulargewicht

144,64 g/mol

Schmelzpunkt

1238 ºC

Dichte

5,3176 g/cm³ bei 25 ° C.

Löslichkeit

In Wasser: weniger als 1 mg/ml bei 20 ° C.

Chemische Eigenschaften

Es hat ein Hydrat, das saure Salze bilden kann. Es ist stabil in trockener Luft. In feuchter Luft verdunkelt es.

Sie können mit Dampf, Säuren und Säuregas reagieren, indem Sie das giftige Gas namens Arsina, Arsano oder Arsenhydrid (Asche₃). Reagiert mit Basen, die Wasserstoffgas emittieren.

Es wird durch konzentrierte Salzsäure und Halogene angegriffen. Wenn es geschmolzen ist, greift der Quarz an. Wenn es angefeuchtet ist, gibt es einen Geruch von Knoblauch aus und wenn es sich erhitzt, bis seine Zersetzung sehr giftige Gase von Arsen abgibt.

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Andere physikalische Eigenschaften

Es ist ein Halbleitermaterial, das bedeutet, dass es sich als Stromleiter oder als Isolator davon verhalten kann.

Elektronische Bänder

Es hat eine Energielückenbreite von 1.424 EV (Elektronenwolken). Die Energielückenbreite, verbotene Band oder Bandlücke (Englisch Bandabstand) ist der Raum zwischen den Elektronen eines Atoms.

Je größer die Energiespaltbreite ist, desto größer ist die Energie, die die Elektronen benötigen, um in die nächste Schicht zu springen und den Halbleiter in einen leitenden Zustand zu ändern.

Die GaAs haben eine Energielückenbreite als die von Silizium, und dies macht es sehr beständig gegen Strahlung. Es ist auch eine direkte Lückenbreite, so dass es effektiver Licht als Silizium ausgeben kann, dessen Lückenbreite indirekt ist.

Erhalten

Kann erhalten werden, indem ein Gasgemisch aus Wasserstoff (h) bestanden werden₂) und Arsen auf Galliumoxid (III) (GA) (GA)₂ENTWEDER₃) bei 600 ° C.

Es kann auch durch Reaktion zwischen Galliumchlorid (III) (GaCl₃) und Arsenoxid (als₂ENTWEDER₃) bei 800 ° C.

Verwendung in Solarzellen

Gallium arseniuro wird seit den 1970er Jahren in Solarzellen verwendet, da es über herausragende Photovoltaikeigenschaften verfügt.

Es funktioniert besser als Silizium, wenn die Sonnenenergie in Elektrizität umgewandelt wird, da es unter hohen Wärmebedingungen oder wenig Licht mehr Energie liefert.

Einige dieser Solarzellen werden in Autos verwendet, die mit Solarenergie, Weltraumfahrzeugen und Satelliten arbeiten.

Gaas -Solarzellen in einem kleinen Satelliten. United States Naval Academy / Public Domain. Quelle: Wikimedia Commons.

Vorteile von GaAs für diese Anwendung

Es ist resistent gegen Feuchtigkeit und ultraviolette Strahlung, wodurch es den Umgebungsbedingungen haltbarer macht und es Ihnen ermöglicht, sie in Luft- und Raumfahrtanwendungen zu verwenden.

Es hat einen niedrigen Temperaturkoeffizienten, verliert daher bei hohen Temperaturen keinen Effizienz und widersteht hohe angesammelte Strahlungsdosen. Strahlungsschaden kann durch gemäßigte Messgeräte auf nur 200 ° C entfernt werden.

Es hat einen hohen Absorptionskoeffizienten von Lichtphotonen, so dass es eine hohe Leistung mit wenig Licht hat, das heißt, es verliert nur sehr wenig Energie, wenn eine schlechte Sonnenbeleuchtung vorliegt.

Kann Ihnen dienen: Ionic Link: Merkmale, wie es gebildet wird und BeispieleGaAs -Solarzellen sind in Gegenwart von wenig Licht sogar effizient. Autor: Arek Socha. Quelle: Pixabay.

Produziert mehr Energie pro Oberfläche der Einheit als jede andere Technologie. Dies ist wichtig, wenn eine kleine Oberfläche verfügbar ist wie Flugzeuge, Fahrzeuge oder kleine Satelliten.

Es ist ein flexibles und niedriges Material, das auch bei sehr dünner Schichten effizient ist, was die Solarzelle sehr leicht, flexibel und effizient macht.

Solarzellen für Raumfahrzeuge

Weltraumprogramme verwenden GAAS -Solarzellen seit mehr als 25 Jahren.

Die Kombination von GaAs mit anderen Germanium-, indischen und Phosphorverbindungen hat es ermöglicht, sehr hohe Effizienz -Solarzellen zu erhalten, die in Fahrzeugen verwendet werden, die die Oberfläche des Planeten Mars erforschen.

Künstlerische Version des Curiosity Explorers auf dem Mars. In diesem Artefakt verfügt Gaas Solarzellen. NASA / JPL-CALTech / Pub-Domäne. Quelle: Wikimedia Commons.

Gaos Nachteil

Es ist ein sehr teures Material im Vergleich zu Silizium, das die Hauptbarriere für seine praktische Implementierung in terrestrischen Solarzellen darstellt.

Methoden werden jedoch zur Verwendung in extrem dünnen Schichten untersucht, wodurch die Kosten gesenkt werden.

Verwendung auf elektronischen Geräten

GAAAS hat mehrere Verwendungszwecke in verschiedenen elektronischen Geräten.

Bei Transistoren

Transistoren sind Elemente, die unter anderem dazu dienen.

GAAAS wird bei Transistoren verwendet, weist eine größere elektronische Mobilität und einen größeren Widerstand als Silizium auf, sodass es mehr Energie und mehr Frequenzbedingungen toleriert und weniger Rauschen erzeugt.

Gaas -Transistor zur Verstärkung der Stromversorgung. Epop / CC0. Quelle: Wikimedia Commons.

In GPS

In den 1980er Jahren ermöglichte die Verwendung dieser Verbindung die Miniaturisierung der Rezeptoren des globalen Positionierungssystems oder des GPS (Akronym für Englisch Global Positioning System).

Dieses System ermöglicht es, die Position eines Objekts oder einer Person im Planeten mit einer Zentimeter -Präzision zu bestimmen.

Gallium arseniuro wird in GPS -Systemen verwendet. Autor: Foundry Co. Quelle: Pixabay.

Auf optoelektronischen Geräten

Gaas -Filme, die bei relativ niedrigen Temperaturen erhalten wurden.

Seine direkte Energielücke ist für die Verwendung in dieser Art von Geräten geeignet. Sie sind Geräte, die Elektrizität in Strahlungsenergie verwandeln oder umgekehrt, wie LED, Laser, Detektor, leichte Dioden usw.

Kann Ihnen dienen: Kohlenstoffhybridisierung: Konzept, Typen und deren EigenschaftenLED Light Lantern. Es kann Gallium arseniuro enthalten. Autor: Hebi B. Quelle: Pixabay.

In besonderer Strahlung

Die Eigenschaften dieser Verbindung haben ihre Verwendung gefördert, um Strahlung mit Frequenzen von Teraercios zu erzeugen, die Strahlung sind, die alle Arten von Materialien mit Ausnahme von Metallen und Wasser durchdringen können.

Die Strahlung von Teraercios, weil sie nicht -ionisierend ist.

Diese Strahlung würde es auch ermöglichen, versteckte Waffen bei Menschen und Gepäck zu erkennen, können in spektroskopischen Analysemethoden in Chemie und Biochemie verwendet werden und können dazu beitragen, verborgene Kunstwerke in sehr alten Konstruktionen zu entdecken.

Potenzielle medizinische Behandlung

Eine Art von GaAs -Laser hat sich als nützlich erwiesen, um die Regeneration der durch eine Art Schlangengift bei Mäusen beschädigten Muskelmasse zu verbessern. Studien sind jedoch erforderlich, um seine Wirksamkeit beim Menschen zu bestimmen.

Verschiedene Teams

Es wird als Halbleiter in Magiter -Geräten, Thermistoren, Kondensatoren, photoelektronischer Übertragung von Daten pro optischer Faser, Mikrowellen, integrierten Schaltungen in Geräten für Satellitenkommunikation, Radarsysteme, Smartphones (4G -Technologie) und Tablets verwendet.

Die elektronischen Schaltkreise von Smartphones können GaAs enthalten. Autor: Arek Socha. Quelle: Pixabay.

Risiken

Es ist eine extrem giftige Verbindung. Eine verlängerte Belichtung oder wiederholtes Materials verursacht den Körper Schäden.

Expositionssymptome können Hypotonie, Herzinsuffizienz, Anfälle, Unterkühlung, Lähmung, Atemödeme, Cyanose, Leberzirrhose, Nierenschäden, Hämaturie und Leukopenie sein, unter anderem.

Kann Krebs und Schädigung der Fruchtbarkeit verursachen. Es ist auch für Tiere giftig und krebserregend.

Gefährlicher Abfall

Die wachsende Verwendung von GAAs bei elektronischen Geräten hat Bedenken hinsichtlich des Ziels dieses Materials in der Umwelt und deren potenzielle Risiken für die öffentliche und ökologische Gesundheit hervorgerufen.

Es besteht ein latentes Risiko einer Arsenbefreiung (giftig und giftig.

Bestimmte Studien zeigen, dass pH- und Oxidenuktionsbedingungen in den Mülldeponie für die Korrosion der GaAs und der Arsenfreisetzung wichtig sind. Ein pH -Wert von 7,6 und eine niedrige normale Sauerstoffatmosphäre kann bis zu 15% dieses toxischen Metalloids freigesetzt werden.

Elektronische Geräte sollten nicht in Mülldeponien verworfen werden, da GaAs Arsengift freisetzen können. Autor: Inesby. Quelle: Pixabay.

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