Фосфи́д га́ллия (химическая формула GaP) — бинарное неорганическое химическое соединение галлия и фосфора. При нормальных условиях оранжево-жёлтые кристаллы.
Непрямозонный полупроводник из класса AIIIBV 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 легирования приобретают более тёмный цвет.
Кристаллизуется в , решётка типа цинковой обманкиMaterials Data on GaP by Materials Project, mp-2490. United States: N. p., 2020. Web. . В осаждённых из вакуума плёнках GaP обнаружена также фаза, кристаллизующаяся в Materials Data on GaP by Materials Project, mp-8882. United States: N. p., 2020. Web. . Теоретически предсказаны, но экспериментально не наблюдались ещё несколько вариантов кристаллических фаз.
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.
Нерастворим 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), 550 нм (зелёный свет) и 840 нм (ближний инфракрасный диапазон), соответственно, и выше, чем в большинстве оптических материалов (например, показатель преломления алмаза 2,4)Refractive index of GaP (Gallium phosphide) CRYSTALS etc. — RefractiveIndex.INFO .
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.
См. также Нитрид галлия Арсенид галлия Антимонид галлия Фосфид алюминия Фосфид индия
Литература Радауцан С. И., Максимов Ю. И., Негрескул В. В., Пышкин С. Л. Фосфид галлия. — Кишинев, 1969.
Ссылки Ioffe NSM data archive
Примечания
Категория:Полупроводники Категория:Соединения галлия Г Категория:Полупроводниковые материалы Категория:Соединения A3B5