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.
Na sua forma elementar, o gálio funde a cerca de 30°C; é líquido mesmo acima da temperatura ambiente. Quando ligado com índio, o ponto de fusão resultante é inferior à temperatura ambiente e diminui ainda mais com a adição de estanho. Os seus baixos pontos de fusão tornaram a família de ligas de gálio um substituto não tóxico do mercúrio em aplicações que requerem um metal líquido à temperatura ambiente. Os metais líquidos estão a ser cada vez mais estudados para aplicações de interface térmica em que o calor tem de ser transportado para longe dos chips semicondutores quentes.
Quando incorporados em semicondutores III-V (GaAs, GaN, GaP e outros), as propriedades electrónicas e ópticas destes materiais tornam-nos superiores ao silício, embora a um custo mais elevado. Embora a estrutura de bandas electrónicas dos semicondutores à base de Ga permita velocidades de comutação muito mais elevadas, qualquer aplicação comercial tem de equilibrar este aspeto com o menor custo de integração do silício no fabrico de circuitos integrados.
As principais utilizações industriais do gálio metálico são atualmente:
- Aplicações de semicondutores, como circuitos integrados, LEDs e pontos quânticos
- Em sistemas materiais (GaAs, GaN, GaP)
- Bolachas de cristal e precursores MOCVD de gálio (TMG, TMGa)
- Como gálio metálico para epitaxia em fase líquida e tricloreto de gálio para fabrico de TMG/TMGa
- Veículos eléctricos e geradores de energia eólica
- Em ímanes fortes que utilizam Ga como dopante
- Energia solar fotovoltaica
- Como dopante p em células solares à base de silício
- Em células solares de película fina que combinam gálio com índio, cobre e selénio (CIGS)
- Baterias especiais
- No eletrólito de baterias de cloreto de lítio e tionilo a alta temperatura
- Ecrãs LCD e OLED
- Como óxido de gálio para parte das películas IGZO (óxido de índio e gálio e zinco) para formar os transístores que controlam a comutação dos pixéis no painel posterior do ecrã
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
