فوسفيد الغاليوم

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

فوسفيد الغاليوم ( GaP )، وهو فوسفيد الغاليوم ، مادة شبه موصلة مركبة ذات فجوة نطاق غير مباشرة تبلغ 2.24 إلكترون فولت عند درجة حرارة الغرفة. تظهر المادة متعددة البلورات غير النقية على شكل قطع برتقالية باهتة أو رمادية. البلورات الأحادية غير المشوبة برتقالية اللون، بينما تبدو الرقائق المشوبة بشدة أغمق لونًا بسبب امتصاص حاملات الشحنة الحرة . وهو عديم الرائحة وغير قابل للذوبان في الماء. 

يتميز GaP بصلابة دقيقة تبلغ 9450 نيوتن/مم² ، ودرجة حرارة ديبي تبلغ 446 كلفن (173 درجة مئوية) ، ومعامل تمدد حراري يبلغ 5.3 × 10⁻⁶  -6 كلفن⁻¹عند درجة حرارة الغرفة. [ 4 ] يُستخدم الكبريت أو السيليكون أو التيلوريوم كشوائب لإنتاج أشباه الموصلات من النوع السالب (n) . ويُستخدم الزنك كشوائب لأشباه الموصلات من النوع الموجب (p) .

يُستخدم فوسفيد الغاليوم في الأنظمة البصرية. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] يبلغ ثابت العزل الكهربائي الساكن له 11.1 عند درجة حرارة الغرفة. [ 2 ] ويتراوح معامل انكساره بين 3.2 و5.0 تقريبًا في نطاق الضوء المرئي، وهو أعلى من معظم المواد شبه الموصلة الأخرى. [ 3 ] وفي نطاق الضوء الشفاف، يكون معامل انكساره أعلى من أي مادة شفافة أخرى تقريبًا، بما في ذلك الأحجار الكريمة مثل الماس ، أو العدسات غير الأكسيدية مثل كبريتيد الزنك .

الثنائيات الباعثة للضوء

يُستخدم فوسفيد الغاليوم في تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) منخفضة التكلفة ذات اللون الأحمر والبرتقالي والأخضر ذات السطوع المنخفض إلى المتوسط ​​منذ الستينيات. ويتم استخدامه بشكل مستقل أو مع فوسفيد زرنيخيد الغاليوم .

تُصدر مصابيح LED المصنوعة من GaP النقي ضوءًا أخضر بطول موجي 555  نانومتر. أما مصابيح GaP المشوبة بالنيتروجين  فتُصدر ضوءًا أصفر مخضر (565 نانومتر)، بينما تُصدر مصابيح GaP المشوبة بأكسيد الزنك ضوءًا أحمر (700  نانومتر).

فوسفيد الغاليوم شفاف للضوء الأصفر والأحمر، لذلك فإن مصابيح LED من نوع GaAsP-on-GaP أكثر كفاءة من مصابيح LED من نوع GaAsP-on- GaAs .

نمو البلورات

عند درجات حرارة أعلى من 900  درجة مئوية تقريبًا، يتفكك فوسفيد الغاليوم وينطلق الفوسفور على شكل غاز. في عملية نمو البلورات من  مصهور عند 1500 درجة مئوية (لرقائق LED)، يجب منع ذلك عن طريق تغليف الفوسفور بطبقة من أكسيد البوريك المنصهر تحت ضغط غاز خامل يتراوح بين 10 و100 ضغط جوي. تُعرف هذه العملية باسم نمو تشوخرالسكي المغلف بالسائل (LEC)، وهي تطوير لعملية تشوخرالسكي المستخدمة في رقائق السيليكون.

مراجع

  1. 1 2 3 4 هاينز، ص 4.63
  2. 1 2 3 4 هاينز، ص 12.85
  3. 1 2 هاينز، ص 12.156
  4. 1 2 هاينز، ص 12.80
  5. ↑ هاينز، ص 5.20
  6. ↑ ويلسون، دالزيل جيه؛ شنايدر، كاتارينا؛ هونل، سيمون؛ أندرسون، مايلز؛ بومغارتنر، يانيك؛ تشورنوماز، لوكاس؛ كيبنبرغ، توبياس جيه؛ سيدلر، بول (يناير 2020). "الضوئيات غير الخطية المتكاملة لفوسفيد الغاليوم" . مجلة نيتشر فوتونيكس . 14 (1): 57-62 . arXiv : 1808.03554 . doi : 10.1038/s41566-019-0537-9 . ISSN 1749-4893 . S2CID 119357160 .  
  7. ↑ كامبياسو، خافيير؛ غرينبلات، غوستافو؛ لي، يي؛ راكوفيتش، ألياكساندرا؛ كورتيس، إميليانو؛ ماير، ستيفان أ. (2017-02-08). "سد الفجوة بين النانوفوتونيات العازلة والنطاق المرئي باستخدام هوائيات فوسفيد الغاليوم عديمة الفقد تقريبًا" . رسائل نانو . 17 (2): 1219-1225 . Bibcode : 2017NanoL..17.1219C . doi : 10.1021/acs.nanolett.6b05026 . hdl : 10044/1/45460 . ISSN 1530-6984 . PMID 28094990 .  
  8. ↑ ريفوار، كيلي؛ لين، زيليانغ؛ حاتمي، فريبا؛ ماسلينك، دبليو. تيد؛ فوكوفيتش، يلينا (2009-12-07). "توليد التوافقي الثاني في تجاويف نانوية من بلورات فوسفيد الغاليوم الضوئية باستخدام طاقة ضخ منخفضة للغاية للموجة المستمرة" . أوبتكس إكسبرس . 17 (25): 22609-22615 . arXiv : 0910.4757 . Bibcode : 2009OExpr..1722609R . doi : 10.1364 / OE.17.022609 . ISSN 1094-4087 . PMID 20052186. S2CID 15879811 .   

المصادر المذكورة