Struktur, sifat, kegunaan, penggunaan, terhadap risiko galium arseniuro

Dia Gallium Arseniuro Sebatian bukan organik yang dibentuk oleh atom elemen gallic (GA) dan atom arsenik (AS). Formula kimianya adalah GaAs. Ia adalah pepejal kelabu gelap yang dapat menunjukkan kilauan logam biru kehijauan.

Struktur nano kompaun ini telah diperoleh dengan potensi untuk pelbagai kegunaan dalam banyak bidang elektronik. Ia tergolong dalam sekumpulan bahan yang disebut sebatian III-V untuk lokasi unsur-unsurnya dalam jadual berkala kimia.

Nanostruktur GaAs. Juara.Org/lesen/by-sa/4.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Ia adalah bahan semikonduktor, yang bermaksud bahawa elektrik hanya dapat memimpin dalam keadaan tertentu. Ia digunakan secara meluas dalam peranti elektronik, seperti transistor, GPS, lampu LED, laser, tablet dan telefon pintar.

Ia mempunyai ciri -ciri yang membolehkan menyerap cahaya dengan mudah dan menjadikannya elektrik. Oleh itu ia digunakan dalam sel -sel suria satelit dan ruang angkasa.

Ia membolehkan untuk menjana radiasi yang menembusi pelbagai bahan dan juga organisma hidup, tanpa menjana kerosakan kepada ini. Penggunaan jenis laser GaA yang menanam semula jisim otot yang merosot oleh racun ular telah dikaji.

Walau bagaimanapun, ia adalah sebatian toksik dan boleh menyebabkan kanser pada manusia dan haiwan. Pasukan elektronik yang dibuang di sampah sampah dapat melepaskan arsenik berbahaya dan membahayakan kesihatan orang, haiwan dan alam sekitar.

[TOC]

Struktur

Gallium Arseniuro membentangkan nisbah 1: 1 antara elemen kumpulan III jadual berkala dan elemen kumpulan V, jadi ia dipanggil kompaun III-V.

Ia dianggap sebagai pepejal intermetallic yang terdiri daripada arsenik (AS) dan gallium (GA) dengan keadaan pengoksidaan yang berkisar dari GA⁽⁰⁾Ace⁽⁰⁾ ke ga⁽⁺³⁾Ace^(-3).

Gallium Arseniuro Crystal. W. OELEN/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Nomenclature

• Gallium Arseniuro
• GALLIUM MONOARSERS

Sifat

Keadaan fizikal

Pepejal kristal kelabu gelap dengan debu biru atau kelabu yang berwarna kehijauan. Kristalnya adalah padu.

Kristal GaAs. Kiri: Bahagian yang digilap. Kanan: Sisi kasar. Bahan-bahan di Bahasa Inggeris Wikipedia/CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Berat molekul

144.64 g/mol

Takat lebur

1238 ºC

Ketumpatan

5,3176 g/cm³ pada 25 ° C.

Kelarutan

Di dalam air: Kurang dari 1 mg/ml pada 20 ° C.

Sifat kimia

Ia mempunyai hidrat yang boleh membentuk garam asid. Ia stabil di udara kering. Di udara lembap ia menjadi gelap.

Anda boleh bertindak balas dengan stim, asid dan gas asid dengan memancarkan gas beracun yang dipanggil Arsina, Arsano atau Arsenik Hidrida (Ash₃). Bertindak balas dengan pangkalan yang memancarkan gas hidrogen.

Ia diserang oleh asid hidroklorik pekat dan oleh halogen. Apabila ia cair, serangan kuarza. Sekiranya ia dibasahkan, ia mengeluarkan bau bawang putih dan jika ia mengalami pemanasan sehingga penguraiannya memancarkan gas arsenik yang sangat toksik.

Boleh melayani anda: Zink Chromate: Struktur, Hartanah, Mendapatkan, Menggunakan

Sifat fizikal lain

Ia adalah bahan semikonduktor yang bermaksud bahawa ia boleh berkelakuan sebagai konduktor elektrik atau sebagai penebat ini bergantung kepada syarat -syarat yang dikemukakan, seperti medan elektrik, tekanan, suhu atau radiasi yang ia terima.

Band Elektronik

Ia mempunyai lebar jurang tenaga 1,424 eV (electronvolts). Lebar jurang tenaga, jalur dilarang atau jurang band (Bahasa Inggeris Bandgap) adalah ruang antara elektron atom.

Semakin besar lebar jurang tenaga, semakin besar tenaga yang diperlukan oleh elektron untuk "melompat" ke lapisan seterusnya dan membuat perubahan semikonduktor ke keadaan konduktif.

Gaas mempunyai lebar jurang tenaga daripada silikon dan ini menjadikannya sangat tahan terhadap radiasi. Ia juga merupakan lebar jurang langsung, jadi ia dapat memancarkan cahaya dengan lebih berkesan daripada silikon, yang lebar jurangnya tidak langsung.

Memperoleh

Boleh diperoleh dengan lulus campuran gas hidrogen (h₂) dan arsenik pada galium oksida (iii) (GA₂Sama ada₃) pada suhu 600 ° C.

Ia juga boleh disediakan oleh tindak balas antara gallium chloride (III) (GACL₃) dan arsenik oksida (sebagai₂Sama ada₃) pada suhu 800 ° C.

Gunakan dalam sel solar

Gallium Arseniuro telah digunakan dalam sel solar sejak tahun 1970 -an, kerana ia mempunyai ciri -ciri fotovoltaik yang luar biasa yang memberi kelebihan kepada bahan lain.

Ia berfungsi lebih baik daripada silikon apabila menukar tenaga solar ke dalam elektrik, kerana ia memberikan lebih banyak tenaga di bawah keadaan haba yang tinggi atau sedikit cahaya, dua keadaan biasa yang menyokong sel solar, di mana terdapat perubahan tahap pencahayaan dan suhu.

Beberapa sel solar ini digunakan dalam kereta yang berfungsi dengan tenaga solar, kenderaan ruang angkasa dan satelit.

Sel solar Gaas dalam satelit kecil. Akademi Angkatan Laut Amerika Syarikat / Domain Awam. Sumber: Wikimedia Commons.

Kelebihan GaA untuk permohonan ini

Ia tahan terhadap kelembapan dan radiasi ultraviolet, yang menjadikannya lebih tahan lama untuk keadaan persekitaran dan membolehkan anda menggunakannya dalam aplikasi aeroangkasa.

Ia mempunyai pekali suhu yang rendah, jadi ia tidak kehilangan kecekapan pada suhu tinggi dan menentang dos radiasi terkumpul yang tinggi. Sinaran -Kerosakan yang disebabkan dapat dikeluarkan dengan sederhana hingga 200 ° C.

Ia mempunyai pekali penyerapan foton cahaya yang tinggi, jadi ia mempunyai prestasi yang tinggi dengan sedikit cahaya, iaitu, kehilangan sedikit tenaga apabila terdapat pencahayaan matahari yang buruk.

Boleh melayani anda: pautan ionik: ciri -ciri, bagaimana ia terbentuk dan contohnyaSel solar Gaas bahkan cekap dengan kehadiran sedikit cahaya. Pengarang: Arek Socha. Sumber: Pixabay.

Menghasilkan lebih banyak tenaga per unit permukaan daripada teknologi lain. Ini penting apabila permukaan kecil tersedia seperti pesawat, kenderaan atau satelit kecil.

Ia adalah bahan berat yang fleksibel dan rendah, yang cekap walaupun digunakan dalam lapisan yang sangat nipis, yang menjadikan sel suria sangat ringan, fleksibel dan cekap.

Sel Suria untuk Kenderaan Angkasa

Program Angkasa telah menggunakan sel solar GaA selama lebih dari 25 tahun.

Gabungan GaA dengan sebatian germanium, India dan fosforus lain telah membolehkan mendapatkan sel solar kecekapan yang sangat tinggi yang digunakan dalam kenderaan yang meneroka permukaan planet Mars.

Versi Artistik Curiosity Explorer di Marikh. Artifak ini mempunyai sel solar GaAs. Domain NASA / JPL-CALTECH / PUB. Sumber: Wikimedia Commons.

Kelemahan GAOS

Ia adalah bahan yang sangat mahal berbanding silikon, yang merupakan penghalang utama untuk pelaksanaan praktikalnya dalam sel solar daratan.

Walau bagaimanapun, kaedah sedang dikaji untuk digunakan dalam lapisan yang sangat nipis, yang akan mengurangkan kos.

Gunakan pada peranti elektronik

Gaaas mempunyai banyak kegunaan dalam pelbagai peranti elektronik.

Dalam transistor

Transistor adalah elemen yang berfungsi untuk menguatkan isyarat elektrik dan litar terbuka atau rapat, antara kegunaan lain.

Digunakan dalam transistor, GAAA mempunyai mobiliti elektronik yang lebih besar dan ketahanan yang lebih besar daripada silikon, jadi ia mentolerir lebih banyak tenaga dan lebih banyak keadaan kekerapan, menghasilkan bunyi yang kurang.

Transistor Gaas digunakan untuk menguatkan kuasa. EPOP / CC0. Sumber: Wikimedia Commons.

Dalam GPS

Pada tahun 1980 -an penggunaan sebatian ini membenarkan pengurangan reseptor sistem kedudukan global atau GPS (akronim untuk bahasa Inggeris Sistem Kedudukan Global).

Sistem ini membolehkan untuk menentukan kedudukan objek atau orang di seluruh planet dengan ketepatan sentimeter.

Gallium Arseniuro digunakan dalam sistem GPS. Pengarang: Foundry Co. Sumber: Pixabay.

Pada peranti optoelektronik

Filem Gaas yang diperoleh pada suhu yang agak rendah mempunyai sifat optoelektronik yang sangat baik, seperti ketahanan yang tinggi (memerlukan tenaga yang tinggi untuk menjadi pemandu) dan pemindahan elektron cepat.

Jurang tenaga langsungnya menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam jenis peranti ini. Mereka adalah peranti yang mengubah elektrik menjadi tenaga berseri atau sebaliknya, seperti LED, laser, pengesan, diod pemancar cahaya, dll.

Boleh melayani anda: hibridisasi karbon: konsep, jenis dan ciri merekaLED LAND LANDER. Ia boleh mengandungi gallium arseniuro. Pengarang: Hebi B. Sumber: Pixabay.

Dalam radiasi khas

Sifat -sifat kompaun ini telah mempromosikan penggunaannya untuk menjana radiasi dengan frekuensi terahercios, yang merupakan radiasi yang dapat menembusi semua jenis bahan kecuali logam dan air.

Sinaran terahercios kerana ia tidak boleh digunakan untuk mendapatkan imej perubatan, kerana ia tidak merosakkan kain organisma atau menyebabkan perubahan dalam DNA seperti x -rays.

Sinaran ini juga membolehkan untuk mengesan senjata tersembunyi di kalangan orang dan bagasi, boleh digunakan dalam kaedah analisis spektroskopi dalam kimia dan biokimia, dan dapat membantu menemui karya seni yang tersembunyi dalam pembinaan yang sangat lama.

Rawatan perubatan yang berpotensi

Jenis laser GaAs telah terbukti berguna untuk meningkatkan pertumbuhan semula jisim otot yang rosak oleh jenis racun ular pada tikus. Walau bagaimanapun, kajian diperlukan untuk menentukan keberkesanannya pada manusia.

Pelbagai pasukan

Ia digunakan sebagai semikonduktor dalam peranti magiter, termistor, kapasitor, penghantaran dataelektronik data setiap serat optik, gelombang mikro, litar bersepadu yang digunakan dalam peranti untuk komunikasi satelit, sistem radar, telefon pintar (teknologi 4G) dan tablet.

Litar elektronik telefon pintar boleh mengandungi GaAs. Pengarang: Arek Socha. Sumber: Pixabay.

Risiko

Ia adalah sebatian yang sangat toksik. Pendedahan berpanjangan atau berulang kali ke bahan ini menyebabkan kerosakan pada badan.

Gejala pendedahan mungkin termasuk hipotensi, kegagalan jantung, sawan, hipotermia, lumpuh, edema pernafasan, sianosis, sirosis hati, kerosakan buah pinggang, hematuria dan leukopenia, antara yang lain.

Boleh menyebabkan kesuburan kanser dan kerosakan. Ia juga beracun dan karsinogenik untuk haiwan.

Sisa berbahaya

Penggunaan GaAs yang semakin meningkat pada peranti elektronik telah menimbulkan kebimbangan mengenai destinasi bahan ini di alam sekitar dan potensi risiko untuk kesihatan awam dan alam sekitar.

Terdapat risiko laten pembebasan arsenik (toksik dan beracun.

Kajian tertentu menunjukkan bahawa keadaan pH dan oksidenuction di sampah sampah adalah penting untuk kakisan GaA dan pelepasan arsenik. PH 7.6 dan suasana oksigen normal yang rendah dapat dikeluarkan sehingga 15% daripada metalloid toksik ini.

Peralatan elektronik tidak boleh dibuang di sampah sampah kerana GaAs boleh melepaskan toksik arsenik. Pengarang: Inesby. Sumber: Pixabay.

Rujukan

1. Atau.S. Perpustakaan Perubatan Negara. (2019). Gallium Arsenide. Pulih dari pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov.
2. Choudhury, s.Ke. et al. (2019). Nanructures logam untuk sel solar. Dalam nanomaterials untuk aplikasi sel solar. Pulih dari Scientedirect.com.
3. Ramos-Ruiz, a. et al. (2018). Gallium Arsenide (GAAS) tingkah laku larut dan perubahan kimia permukaan sebagai tindak balas kepada pH dan atau₂. Pengurusan Sisa 77 (2018) 1-9. Pulih dari Scientedirect.com.
4. Schlesinger, t.Dan. (2001). Gallium Arsenide. Dalam Ensiklopedia Bahan: Sains dan Teknologi. Pulih dari Scientedirect.com.
5. Mylvaganam, k. et al. (2015). Filem nipis keras. Filem Gaas. Sifat dan pengeluaran. Dalam nanocoatings anti-kasar. Pulih dari Scientedirect.com.
6. Memimpin, d.R. (Editor) (2003). Buku Panduan Kimia dan Fizik CRC. 85^th CRC Press.
7. Elinoff, g. (2019). Gallium Arsenide: Pemain lain dalam teknologi semikonduktor. Pulih dari alboutcircuits.com.
8. Silva, l.H. et al. (2012). Penyinaran laser Gaas 904-nm meningkatkan pemulihan massa myofiber semasa penjanaan semula otot rangka yang rosak sebelum ini oleh crotoxin. Lasers Med Sci 27, 993-1000 (2012). Pautan pulih.Springer.com.
9. Lee, s.-M. et al. (2015). Sel -sel solar Gaas Ultrathin Prestasi Tinggi yang membolehkan nanosdratures berkala dielektrik bersepadu heterogen. ACS Nano. 2015 27 Okt; 9 (10): 10356-65. NCBI pulih.NLM.NIH.Gov.
10. Tanaka, a. (2004). Ketoksikan Indium Arsenide, Gallium Arsenide, dan Aluminium Gallium Arsenide. Toxicol Appl Pharmacol. 2004 1 Ogos; 198 (3): 405-11. NCBI pulih.NLM.NIH.Gov.