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.
Sous sa forme élémentaire, le gallium fond à près de 30°C ; il est liquide juste au-dessus de la température ambiante. Lorsqu'il est allié à l'indium, le point de fusion obtenu est inférieur à la température ambiante et s'abaisse encore lorsqu'on y ajoute de l'étain. Leurs faibles points de fusion ont fait de la famille des alliages de gallium un substitut non toxique du mercure dans les applications nécessitant un métal liquide à température ambiante. Les métaux liquides sont de plus en plus étudiés pour les applications d'interface thermique où la chaleur doit être évacuée des puces semi-conductrices chaudes.
Lorsqu'ils sont incorporés dans des semi-conducteurs III-V (GaAs, GaN, GaP et autres), les propriétés électroniques et optiques de ces matériaux les rendent supérieurs au silicium, bien qu'à un coût plus élevé. Bien que la structure de la bande électronique des semi-conducteurs à base de Ga permette des vitesses de commutation beaucoup plus élevées, toute application commerciale doit tenir compte du coût d'intégration plus faible du silicium pour la fabrication des circuits intégrés.
Les principales utilisations industrielles du gallium métal sont aujourd'hui les suivantes :
- Applications des semi-conducteurs, telles que les circuits intégrés, les DEL et les points quantiques
- Dans les systèmes de matériaux (GaAs, GaN, GaP)
- Plaques de cristal et précurseurs de gallium MOCVD (TMG, TMGa)
- Gallium métallique pour l'épitaxie en phase liquide et trichlorure de gallium pour la fabrication de TMG/TMGa
- Véhicules électriques et éoliennes
- Dans les aimants puissants qui utilisent le Ga comme dopant
- Solaire photovoltaïque
- Comme dopant p dans les cellules solaires à base de silicium
- Dans les cellules solaires à couche mince qui combinent le gallium avec l'indium, le cuivre et le sélénium (CIGS)
- Batteries spécialisées
- Dans l'électrolyte des piles à haute température au chlorure de lithium et de thionyle
- Écrans LCD et OLED
- Comme oxyde de gallium pour une partie des films IGZO (oxyde d'indium gallium zinc) pour former les transistors qui contrôlent la commutation des pixels dans le fond de panier de l'écran.
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
