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    高純鎵大家有多少了解?高純鎵有什么用?

    2022-11-07 20:18:44

     高純鎵是半導體材料的關鍵原料,中國的部分需求依賴進口。高純鎵是純度高于99.999%,總雜質含量低于10-5的金屬鎵。按純度可分為5N、6N、7N、8N四個等級。高純鎵是一種金屬,有淡藍色光澤,質地柔軟。在潮濕的空氣中容易水解氧化。它具有低熔點但高沸點和優異的介電大性能。是制備半導體材料的重要原料,廣泛應用于電子、通訊、光伏等行業。

        高純鎵可用于制備氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)等半導體材料。它用于制造襯底、外延晶片等。用于發光二極管、射頻器件、微電子、光伏電池等領域。高純鎵是生產半導體材料的關鍵基礎原料。在四個等級的產品中,6N和7N等級的產品被廣泛使用。6N高純鎵主要用于LED照明和光伏電池,7N高純鎵主要用于集成電路和微電子。

        在電子、通信和光伏產業需求的推動下,我國在高純鎵技術領域不斷取得突破,現已具備量產能力。

        高純鎵的提純方法主要有化學萃取、電解精煉、結晶、真空蒸餾、熱分解等。在中國市場,氧化鋁母液萃取是高純鎵的主流制備工藝。在全球市場上,中國高純鎵產量較大,占60%以上。但在我國高純鎵生產企業中,產量較大的企業數量較少,更多的企業主要生產低純度的5N、6N級產品,7N、8N級產品產量較低,因此我國高純鎵的部分市場需求依賴進口。

        高純鎵是制備氮化鎵、砷化鎵等半導體材料的關鍵基礎原料,在電子、通信、光伏產業發展中發揮著不可或缺的作用。目前我國已經具備批量生產高純鎵的能力,但在生產企業中,很多企業產量很少,且以生產低檔產品為主,而7N、8N高檔產品產量很少,不能滿足國內市場需求,仍需依賴進口。中國電子和通信產業技術不斷進步,市場對高品位高純鎵的需求將持續上升,高純鎵產業結構需要不斷優化。

        鎵具有很低的蒸氣壓,可用作真空器件的密封液。鎵的反射能力強,可以作為高質量的反射體。鎵可以作為一種合金來提高耐磨性。鎵化合物廣泛用作分析化學、有機化學和醫學中的催化劑。高純鎵用于制造砷化鎵、氮化鎵、磷化鎵、低熔點合金等電子器件、外延片和光電器件,廣泛應用于移動通信、寬帶光纖通信、個人電腦、通信衛星等。近年來鎵被應用于半導體材料,被譽為“半導體材料的食物”。目前國內外制備高純鎵的方法主要有兩種:首先以工業粗鎵為原料,通過各種精制方法獲得高純鎵;其次以半導體材料生產中產生的各種含鎵廢料為原料,通過各種方法去除雜質成分,直接回收高純鎵。

    目前我國高純鎵的消費領域包括半導體和光電材料、太陽能電池、合金、醫療器械、磁性材料等。其中半導體行業成為鎵的大消費領域,約占總消費量的80%。隨著高純鎵下游應用產業,特別是半導體產業和太陽能電池產業的快速發展,未來高純鎵的需求將穩步增長。

        半導體材料

        LED用高純鎵是一種低熔點高沸點的稀有金屬,有“電子工業的脊梁”之譽。鎵化合物是優質的半導體材料,廣泛應用于光電子工業和微波通信工業,用于制造微波通信和微波集成、紅外光學和紅外探測器、集成電路、發光二極管等。比如我們在電腦上看到的紅光和綠光都是磷化鎵二極管發出的。目前半導體工業中鎵的消耗量占總消耗量的80%-85%。

        太陽能電池

        鎵應用于太陽能電池高純鎵還應用于太陽能電池的制造,如砷化鎵35太陽能電池,具有良好的耐熱性和抗輻射性,其光電轉換率很高。起初由于生產和使用成本非常高,所以經常用于航空航天和軍事領域。然而近年來隨著科學技術的發展,GaAs太陽能電池的生產和使用成本不斷降低,其應用領域開始隨著聚光光學元件的組合而擴展,并迅速普及。CIGS薄膜太陽能電池是第三代太陽能電池,具有生產、安裝和使用成本低、光電轉換率高等優點,因此成為眾多太陽能電池產品中發展快的群體。雖然全球已有40多家CIGS工廠投產或在建,但高純鎵在CIGS原料中的比例僅為5%-10%。隨著CIGS生產規模的擴大,該行業對鎵的需求將明顯增加。

        合金領域

        銅銦鎵合金的目標是鎵、銦、錫、鉍、鋅等??稍?—65范圍內形成一系列低熔點合金,可用于溫度測量和控制、儀器儀表中的汞替代物、珠飾工業中的支架、金屬涂料、電子工業和核工業中的冷卻回路。如含25%銦的鎵合金是一種低熔點合金,熔點為16,可用于自動滅火裝置。鎵、銅、鎳、錫、金等。能形成冷釬劑,適用于不易焊接的異形薄壁金屬與陶瓷之間的冷焊和堵腔。

        醫學應用

        高純鎵合金溫度計可用于醫學診斷,鎵合金還可應用于醫療器械和醫用材料,如用鎵合金做牙科填充材料,用銦鎵合金做體溫計等。

        高純鎵能提高玻璃的折射率,可用于制造特種光學玻璃。比如鎵的反光能力特別強,可以反射70%以上的折射光,同時又能很好的附著在玻璃上,耐高溫,所以應用在鏡子上。

        化學生產線

        鹵化三氯化鎵活性高,可用于聚合和脫水過程,如用三氯化鎵(GaCl3)作催化劑生產乙苯、丙苯和酮。由美國和丹麥研究人員開發的一種新的鎳-鎵催化劑可用于將氫氣和二氧化碳轉化為甲醇。此外,為了提高石油開采的經濟效益,包括中國在內的一些國家正在研究使用硝酸鎵的新型石油催化劑。

        其他用途

        在原子能工業中,高純鎵可以用作導熱材料來傳導反應堆中的熱量。此外鎵可以吸收中子,從而控制中子的數量和反應速度。

        碘化鎵應用于高壓汞燈鎵也可用于制造陰極蒸汽燈。在高壓汞燈中加入碘化鎵可以增加汞燈的輻射強度。

        鎵因其“熱縮冷脹”的特性,鑄造性好,可用于制作活字合金,使字體清晰。

        鎵的蒸氣壓很低,所以可以用作真空器件中的密封液。


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