Арсенид алюминия-галлия — тройное соединение мышьяка с трехвалентными алюминием и галлием, переменного состава, состав выражается химической формулой AlxGa1-xAs). Здесь параметр x принимает значения от 0 до 1 и показывает относительное количество атомов алюминия и галлия в соединении. При x=0 формула отвечает арсениду галлия, при x=1 — арсениду алюминия. Является широкозонным полупроводником, причём ширина запрещенной зоны при 300 К плавно изменяется в зависимости от х от 1, 42 эВ у GaAs до 2, 16 эВ у AlAs. В диапазоне х от 0 до 0, 4 является прямозонным полупроводником. Постоянная решётки этого соединения практически не зависит от параметра х, и, соответственно, совпадает с таковой у GaAs.
Арсенид алюминия-галлия | |
---|---|
Общие | |
Систематическое наименование |
Арсенид алюминия-галлия |
Хим. формула | AlxGa1-xAs |
Физические свойства | |
Состояние | тёмно-серые кристаллы с красноватым отливом |
Молярная масса | переменная, зависит от параметра х, 101,9 — 144,64 (GaAs) г/моль |
Плотность | переменная, зависит от х, 3,81 — 5,32 (GaAs) |
Термические свойства | Температура |
• плавления | переменная, зависит от х, 1740 — 1238 (GaAs) |
Структура | |
Координационная геометрия | тетраэдральная |
Кристаллическая структура | кубическая, типа цинковой обманки |
Безопасность | |
Токсичность | при взаимодействии с водой выделяет арсин |
В литературе параметр х, где не возникнет двусмысленности, обычно опускается, и формула AlGaAs подразумевает именно это соединение указанного переменного состава.
Кристаллическая структура
Сингония кристалла — кубическая, типа цинковой обманки (сфалерита) с постоянной решётки около 0,565 нм и слабо зависит от параметра х.
Получение
Тонкие плёнки соединения обычно выращивают на подложках методом газофазной эпитаксии из разреженной смеси газов, например, триметилгаллия, триметилалюминия и арсина, причём параметр х при таком процессе можно регулировать, изменяя концентрации триметилгаллия и триметилалюминия в газе (для упрощения коэффициентов показаны получения соединений с равными количествами атомов Al и Ga):
- Ga(CH3)3 + Al(CH3)3 + 2 AsH3 → AlGaAs2 + 6 CH4.
Также AlGaAs получают методом молекулярно-пучковой эпитаксии:
- 2 Ga + 2 Al + As4 → 2 AlGaAs2.
Применение
AlGaAs применяют в промежуточных слоях полупроводниковых гетероструктур и служит для вытеснения электронов в слой чистого арсенида галлия. Пример подобных полупроводниковых приборов — фотодатчики, использующие эффект квантовой ямы.
Также AlGaAs может быть использован для создания полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона с длиной волны излучения 1,064 мкм.
Токсичность и вредность
С этой точки зрения AlGaAs недостаточно изучен. Известно, что пыль соединения вызывает раздражение кожи, глаз и лёгких. Аспекты охраны труда и производственной гигиены в процессе газовой эпитаксии, при которой используются такие соединения, как триметилгаллий и арсин, изложены в обзоре.