في الكيمياء إن مركب فوسفيد الغاليوم وفي اللغة الإنجليزية ( gallium phosphide) يعد عبارة عن أحد مركبات الغاليوم، وهو يقع في فئة المركبات الكيميائية غير العضوية ويمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (GaP)، علما أن هذا المركب عن طريق التبلور عبارة عن أشباه موصلات ذات فجوة نطاق واسعة بهيكل بلوري مكعب وبنية ذات فجوة نطاق غير مباشرة.
فوسفيد الغاليوم
- إن مركب فوسفيد الغاليوم (GaP) عبارة عن شبه موصل مركب متعدد الكريستالات يظهر باللون البرتقالي الباهت وله فجوة نطاق غير مباشرة تبلغ 2.26 فولت، أما الرقاقات الكريستالية المفردة غير المخدرة لها لون برتقالي صافٍ ومع ذلك تبدو الرقائق المخدرة أكثر قتامة حيث يحدث امتصاص الحامل الحر، ولا يذوب في الماء وعديم الرائحة، وبالنسبة للمنشطات المستخدمة للحصول على أشباه الموصلات من النوع n هي التيلوريوم أو الكبريت، أما بالنسبة لأشباه الموصلات من النوع p فإنه يتم استخدام الزنك.
- يعتبر فوسفيد الغاليوم (GaP) من أهم أشباه الموصلات من النوع III-V تجاريًا بسبب تطبيقه على أجهزة الإنارة الكهربائية، وهو أشباه موصلات ذات فجوة نطاق غير مباشرة تمتلك بنية الزنك المخلوطة، كما وأنها مادة برتقالية باهتة إلى رمادية مع قطع من هيكل بلوري، كما وأنه من أشباه الموصلات ذات قابلية عالية للتنقل الداخلي (تردد رنين عالٍ) وهو مرشح جيد للاستخدام في البطاريات والخلايا الشمسية، ولهذا السبب فإنه يكون المركب عالي التوصيل ويظهر مقاومة أكسدة ممتازة.
- يمتلك مركب فوسفيد الغاليوم تركيب بلوري نفس السيليكون، ويبلغ ثابته الشبكي 0.545 نانومتر وحركة الإلكترون والثقوب حوالي 100 و 75 (سم 2 / V-s)، على التوالي، كما وأن مادة فوسفيد الغاليوم غير قابلة للذوبان في الماء وعديمة الرائحة، ولقد تم استخدامها في تصنيع العديد من الأجهزة الإلكترونية بما في ذلك مفاتيح (CMOS و RF / V / A).
التطبيقات على فوسفيد الغاليوم
- يستخدم مركب فوسفيد الغاليوم في تصنيع الثنائيات قليلة التكلفة والتي تمتلك اللون الأحمر واللون البرتقالي واللون الأخضر الباعثة للضوء (LED) مع سطوع خافت إلى متوسط، كما أن عمرها قصير إلى حدا ما عند وجود تيار أعلى وحساسة لدرجة الحرارة خلال عمرها، ويمكن استخدامه إما بمفرده أو مع فوسفيد زرنيخيد الغاليوم.
- ينطلق الضوء الأخضر من مركب فوسفيد الغاليوم النقي، كما وينطلق من فوسفيد الغاليوم المخدر بالنيتروجين ضوء أصفر مخضر، وينطلق من فوسفيد الغاليوم المخدر بأكسيد الزنك ضوء أحمر، أما بالنسبة للضوء الأحمر والأصفر يكون فوسفيد الغاليوم شفافًا وبالتالي فإن مصابيح من نوع ( GaAsP-on-GaP) أجود من (GaAsP-on-GaAs).
- إن مادة الركيزة الرئيسية لمصابيح (LED) هي فوسفيد الغاليوم، وهي شفافة للضوء الأحمر والأصفر والبرتقالي، هذه الخاصية تجعل فوسفيد الغاليوم خيارًا ممتازًا لمصابيح (LED)، وهذه الثنائيات شفافة لمعظم الضوء، لذا فإن استخدامها في المكونات الإلكترونية يعتمد على مدى سطوعها التي ينبعث منها الضوء، ومع ذلك فإن هناك مشكلة مرتبطة بهذه المادة، وعلى الرغم من أنها عالية التوصيل، إلا أنها لا تصدر ضوءًا كافيًا ليكون مفيدًا كمصدر للإضاءة.
- تتمثل العيوب الرئيسية لفوسفيد الغاليوم في تكلفته العالية وحساسيته المنخفضة، كما أنه يميل إلى فقد لمعانه في درجات الحرارة المرتفعة ويكون عرضة لعدم الاستقرار الحراري، وعلى الرغم من سعره المنخفض وحساسيته المنخفضة إلا أنه يتمتع بالعديد من المزايا الأخرى، وعلى سبيل المثال يمكن استخدامه في مصابيح (LED) غير مكلفة، علما أن خصائصه البصرية ممتازة ولكن ليس لديها نطاق درجة حرارة واسع، وعلاوة على ذلك فهو عديم الرائحة وشفاف مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتراوح من المعدات الطبية إلى الأجهزة المنزلية.
- بصفته أحد أشباه الموصلات غير الخطية، يمتلك فوسفيد الغاليوم فجوة نطاق غير مباشرة ويكون شفافًا للأطوال الموجية المرئية وطويلة تحت الحمراء، ومع ذلك فقد كان استخدامه في الأجهزة الفوتونية النانوية محدودًا ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى حقيقة أنه لم يتم دراسته على أنه مادة ضوئية متكاملة، وعلى سبيل المثال يعتبر فوسفيد الغاليوم أحادي البلورة عالي الكفاءة، لكنه يفتقر إلى شفافية عالية الدقة.
الخواص الكيميائية والكهربائية للفوسفيد الغاليوم
يتم توفير الخصائص الكيميائية والخواص الكهربائية لفوسفيد الغاليوم في الجدول أدناه:
| الخصائص الكيميائية |
|---|
| الصيغة الكيميائية | GaP |
| الوزن الجزيئي | 100.697 غرام لكل مول |
| رقم التسجيل | 12063-98-8 |
| اسم (IUPAC) | Gallanylidynephosphane |
| المجموعة | III-V |
| فجوة النطاق | 2.26 eV |
| نوع فجوة النطاق | Indirect |
| البنية الشبكية | Zinc Blende |
| مجموعة التماثل | Td2-F43m |
| ثابت الشعرية | 5.4505 Å |
| الخواص الكهربائية |
|---|
| تركيز الناقل الجوهري | 2.7 x 106 cm-3 |
| حركية الإلكترون | ≤ 250 cm2 V-1 s-1 |
| Hole Mobility | ≤ 150 cm2 V-1 s-1 |
| معامل انتشار الإلكترون | ≤ 6.5 cm2 s-1 |
| معامل انتشار الثقب | ≤ 4 cm2 s-1 |
الخصائص الحرارية والميكانيكية والبصرية لفوسفيد الغاليوم
ترد الخواص الحرارية والميكانيكية والبصرية لغاليوم فوسفيد في الجداول أدناه:
| الخصائص الميكانيكية |
|---|
| درجة الانصهار | 1477 °C |
| الكثافة | 4.138 g cm-3 |
| معامل يونج | 8.8 x 1011 |
| الخصائص الحرارية |
|---|
| التوصيل حراري | 1.1 W cm-1 °C-1 |
| الانتشار الحراري | 0.62 cm2 s-1 |
| معامل التمدد الحراري | 4.65×10-6 °C-1 |
| الخصائص البصرية |
|---|
| معامل الانكسار (589 nm @ 293 K) | 3,02 |
| معامل إعادة التركيب الإشعاعي (@ 300 K) | 10-13 cm3 s-1 |
