氮化镓,分子式GaN,英文名称Gallium nitride,是氮和镓的化合物,是一种直接能隙(direct bandgap)的半导体,自1990年起常用在发光二极管中。此化合物结构类似纤锌矿,硬度很高。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中,例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管,可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器(Diode-pumped solid-state laser)的条件下,产生紫光(405nm)激光。
氮化硅用做耐火材料,如与sic结合作SI3N4-SIC耐火材料用于高炉炉身等部位;如与BN结合作SI3N4-BN材料,用于水平连铸分离环。SI3N4-BN系水平连铸分离环是一种细结构陶瓷材料,结构均匀,具有高的机械强度。耐热冲击性好,又不会被钢液湿润,符合连铸的工艺要求
GaN在1050℃开始分解:2GaN(s)=2Ga(g)+N2(g)。X射线衍射已经指出GaN晶体属纤维锌矿晶格类型的六方晶系。
在氮气或氦气中当温度为1000℃时GaN会慢慢挥发,GaN在较高的温度下是稳定的,在1130℃时它的蒸气压比从焓和熵计算得到的数值低,这是由于有多聚体分子(GaN)x的存在。
GaN不被冷水或热水,稀的或浓的盐酸、硝酸和硫酸,或是冷的40%HF所分解。在冷的浓碱中也是稳定的,但在加热的情况下能溶于碱中
电学特性
GaN的电学特性是影响器件的主要因素。未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型,的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。一般情况下所制备的P型样品,都是高补偿的。
很多研究小组都从事过这方面的研究工作,其中中村报道了GaN迁移率数据在室温和液氮温度别为μn=600cm2/v·s和μn= 1500cm2/v·s,相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。近年报道的MOCVD沉积GaN层的电子浓度数值为4 ×1016/cm3、<1016/cm3;等离子激活MBE的结果为8×103/cm3、<1017/cm3。
未掺杂载流子浓度可控制在1014~1020/cm3范围。另外,通过P型掺杂工艺和Mg的低能电子束辐照或热退火处理,已能将掺杂浓度控制在1011~1020/cm3范围。
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