Trong thế giới hiện đại ngày nay, gallium được sử dụng ở khắp mọi nơi, và cuộc sống hiện đại sẽ trở nên hoàn toàn khác biệt nếu thiếu đi những lợi ích mà nó mang lại.
Khi bạn đang đọc những dòng này, các nguyên tử gali (Ga) gần nhất rất có thể đang nằm bên trong thiết bị điện tử nằm ngay trong tầm tay bạn. Các thiết bị WiFi và Bluetooth trong máy tính xách tay, điện thoại di động và máy tính bảng ngày nay sử dụng chất bán dẫn gallium arsenide (GaAs), tận dụng các tính chất của nó để chế tạo các mạch tích hợp tần số vô tuyến. Trong những năm gần đây, bộ sạc cho các thiết bị di động đã trở nên nhỏ gọn hơn nhiều, đồng thời cung cấp công suất lớn hơn và chu kỳ sạc nhanh hơn nhờ sử dụng chip bán dẫn công suất gallium nitride (GaN).
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
Bạn có thể thấy rằng gali và các hợp chất của nó có vô số ứng dụng công nghiệp cũng như những tính chất độc đáo và thú vị so với các nguyên tố khác. Một cuốn sách thú vị và hấp dẫn để đọc là *The Disappearing Spoon* (https://www.amazon.com/Disappearing-Spoon-Madness-Periodic-Elements/dp/0316051632) của Sam Kean. Cuốn sách này kể những câu chuyện hấp dẫn và khác thường về các nhóm nguyên tố trong bảng tuần hoàn, nhưng tựa đề của cuốn sách lại liên quan trực tiếp đến gallium. Và để xem chiếc thìa biến mất hoạt động như thế nào, hãy xem video tại đây: https://youtu.be/t3tpj9hVbJU
