Dans notre monde moderne, le gallium est utilisé partout, et la vie contemporaine serait méconnaissable sans les avantages qu'il apporte.
Au moment où vous lisez ces lignes, les atomes de gallium (Ga) les plus proches se trouvent très probablement à l’intérieur de l’appareil informatique qui est à portée de main. Les appareils WiFi et Bluetooth intégrés aux ordinateurs portables, téléphones portables et tablettes d’aujourd’hui utilisent des semi-conducteurs à base d’arséniure de gallium (GaAs) qui exploitent ses propriétés pour fabriquer des circuits intégrés à radiofréquence. Ces dernières années, les chargeurs pour appareils mobiles sont devenus beaucoup plus compacts tout en offrant une puissance accrue et des cycles de recharge plus rapides, grâce à l’utilisation de puces semi-conductrices de puissance à base de nitrure de gallium (GaN).
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.
Comme vous pouvez le constater, le gallium et ses composés présentent un nombre impressionnant d’applications industrielles ainsi que des propriétés uniques et fascinantes par rapport aux autres éléments. Je vous recommande la lecture intéressante et divertissante de *The Disappearing Spoon* (https://www.amazon.com/Disappearing-Spoon-Madness-Periodic-Elements/dp/0316051632) de Sam Kean. Cet ouvrage regorge d’histoires fascinantes et insolites sur différents groupes d’éléments du tableau périodique, mais son titre fait directement référence au gallium. Et pour voir une cuillère qui disparaît en action, regardez la vidéo ici : https://youtu.be/t3tpj9hVbJU
