In our modern world gallium is used everywhere, and modern life would be unrecognizable without the benefits it provides.
As you are reading this, the nearest gallium (Ga) atoms are most likely found inside the computing device that is withinyour arm’s reach. WiFi and Bluetooth devices inside today’s laptops, cell phones, and tablets use gallium arsenide (GaAs) semiconductors that utilize its properties to build radio frequency integrated circuits. In recent years, chargers for mobile devices have become much smaller while also providing more power and faster charging cycles because they use gallium nitride (GaN) power semiconductor chips.
In seiner elementaren Form schmilzt Gallium bei knapp 30 °C; es ist knapp über Raumtemperatur flüssig. Durch die Legierung mit Indium liegt der Schmelzpunkt unter der Raumtemperatur und wird durch die Zugabe von Zinn weiter gesenkt. Die niedrigen Schmelzpunkte haben die Galliumlegierungen zu einem ungiftigen Ersatz für Quecksilber in Anwendungen gemacht, die ein flüssiges Metall bei Raumtemperatur erfordern. Flüssigmetalle werden zunehmend für Anwendungen an thermischen Schnittstellen untersucht, bei denen die Wärme von heißen Halbleiterchips abtransportiert werden muss.
Wenn sie in III-V-Halbleiter (GaAs, GaN, GaP und andere) eingebaut werden, sind diese Materialien aufgrund ihrer elektronischen und optischen Eigenschaften dem Silizium überlegen, allerdings zu höheren Kosten. Die elektronische Bandstruktur von Halbleitern auf Ga-Basis ermöglicht zwar wesentlich höhere Schaltgeschwindigkeiten, doch muss jede kommerzielle Anwendung dies gegen die niedrigeren Integrationskosten von Silizium für die Herstellung integrierter Schaltungen abwägen.
Die wichtigsten industriellen Verwendungen von Galliummetall sind heute:
- Halbleiteranwendungen, wie integrierte Schaltungen, LEDs und Quantenpunkte
- In Materialsystemen (GaAs, GaN, GaP)
- In-Kristall-Wafer und Gallium-MOCVD-Vorstufen (TMG, TMGa)
- Wie metallisches Gallium für die Flüssigphasenepitaxie und Galliumtrichlorid für die TMG/TMGa-Herstellung
- Elektrofahrzeuge und Windkraftanlagen
- In starken Magneten, die Ga als Dotierstoff verwenden
- Solar-Photovoltaik
- Als p-Dotierstoff in Solarzellen auf Siliziumbasis
- In Dünnschichtsolarzellen, die Gallium mit Indium, Kupfer und Selen (CIGS) kombinieren
- Spezialisierte Batterien
- Im Elektrolyt von Hochtemperatur-Lithium-Thionylchlorid-Batterien
- LCD- und OLED-Anzeigen
- als Galliumoxid für einen Teil der IGZO-Filme (Indium-Gallium-Zink-Oxid) zur Bildung der Transistoren, die das Schalten der Pixel in der Display-Backplane steuern
You can see that gallium and its compounds have an amazing number of industrial uses and unique and intriguing properties when compared to other elements. An interesting and fun read is The Disappearing Spoon (https://www.amazon.com/Disappearing-Spoon-Madness-Periodic-Elements/dp/0316051632) by Sam Kean. This book has fascinating and unusual stories about groups of elements found on the periodic table, but the title of the book is directly related to gallium. And, to see a disappearing spoon in action, view the video here: https://youtu.be/t3tpj9hVbJU
