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.
Nella sua forma elementare, il gallio fonde a quasi 30°C; è liquido appena sopra la temperatura ambiente. Se legato all'indio, il punto di fusione risultante è inferiore alla temperatura ambiente e si abbassa ulteriormente con l'aggiunta dello stagno. I loro bassi punti di fusione hanno reso la famiglia di leghe di gallio un sostituto non tossico del mercurio nelle applicazioni che richiedono un metallo liquido a temperatura ambiente. I metalli liquidi sono sempre più studiati per le applicazioni di interfaccia termica in cui il calore deve essere trasportato lontano dai chip semiconduttori caldi.
Se incorporati nei semiconduttori III-V (GaAs, GaN, GaP e altri), le proprietà elettroniche e ottiche di questi materiali li rendono superiori al silicio, anche se a un costo maggiore. Sebbene la struttura elettronica a bande dei semiconduttori a base di Ga consenta velocità di commutazione molto più elevate, qualsiasi applicazione commerciale deve bilanciare questo aspetto con i minori costi di integrazione del silicio per la produzione di circuiti integrati.
I principali usi industriali del gallio metallico oggi sono:
- Applicazioni dei semiconduttori, come i circuiti integrati, i LED e i punti quantistici
- Nei sistemi di materiali (GaAs, GaN, GaP)
- Wafer in cristallo e precursori MOCVD di gallio (TMG, TMGa)
- Come gallio metallico per l'epitassia in fase liquida e tricloruro di gallio per la produzione di TMG/TMGa
- Veicoli elettrici e generatori eolici
- Nei magneti forti che usano il Ga come drogante
- Solare fotovoltaico
- Come p-dopante nelle celle solari a base di silicio
- Nelle celle solari a film sottile che combinano il gallio con l'indio, il rame e il selenio (CIGS)
- Batterie speciali
- Nell'elettrolita delle batterie al litio cloruro di tionile ad alta temperatura
- Display LCD e OLED
- Come ossido di gallio per parte dei film IGZO (ossido di indio e gallio e zinco) per formare i transistor che controllano la commutazione dei pixel nel backplane del display
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
