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.
Ở dạng nguyên tố, gali nóng chảy ở nhiệt độ gần 30°C; nó ở dạng lỏng ngay trên nhiệt độ phòng. Khi hợp kim với indi, điểm nóng chảy thu được thấp hơn nhiệt độ phòng và thấp hơn nữa khi thêm thiếc. Điểm nóng chảy thấp của chúng đã khiến họ hợp kim gali trở thành chất thay thế không độc hại cho thủy ngân trong các ứng dụng yêu cầu kim loại lỏng ở nhiệt độ phòng. Kim loại lỏng ngày càng được nghiên cứu nhiều hơn cho các ứng dụng giao diện nhiệt, nơi nhiệt cần được truyền ra khỏi các chip bán dẫn nóng.
Khi được tích hợp vào chất bán dẫn III-V (GaAs, GaN, GaP và các chất khác), các đặc tính điện tử và quang học của các vật liệu này khiến chúng vượt trội hơn silicon, mặc dù có chi phí cao hơn. Trong khi cấu trúc dải điện tử của chất bán dẫn nền Ga cung cấp tốc độ chuyển mạch cao hơn nhiều, bất kỳ ứng dụng thương mại nào cũng phải cân bằng điều này với chi phí tích hợp thấp hơn của silicon để sản xuất mạch tích hợp.
Các ứng dụng công nghiệp chính của kim loại gali ngày nay là:
- Các ứng dụng bán dẫn, chẳng hạn như mạch tích hợp, đèn LED và chấm lượng tử
- Trong hệ thống vật liệu (GaAs, GaN, GaP)
- Trong các tấm tinh thể và tiền chất gali MOCVD (TMG, TMGa)
- Là gali kim loại cho epitaxy pha lỏng và gali trichloride cho sản xuất TMG/TMGa
- Xe điện và máy phát điện gió
- Trong các nam châm mạnh sử dụng Ga làm chất pha tạp
- Điện mặt trời quang điện
- Là chất pha tạp p trong pin mặt trời gốc silicon
- Trong các tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng kết hợp gali với indi, đồng và selen (CIGS)
- Pin chuyên dụng
- Trong chất điện phân của pin lithium thionyl clorua nhiệt độ cao
- Màn hình LCD và OLED
- Dùng gali oxit làm một phần của màng IGZO (indi gali kẽm oxit) để tạo thành bóng bán dẫn điều khiển việc chuyển đổi điểm ảnh ở mặt sau màn hình
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
