갈륨(III)산화물

Gallium(III) oxide
삼산화 갈륨(III)
Gallium(III) oxide crystal.jpg
β-GaO23 결정체
Kristallstruktur Galliumoxid.png
β-GaO의23 결정구조
이름
기타 이름
삼산화 갈륨, 세스키오사이드 갈륨
식별자
  • 12024-21-4 checkY
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.031.525 Edit this at Wikidata
펍켐 CID
RTECS 번호
  • LW9650000
유니
특성.
가오23
어금질량 187.444 g/190[1]
외관 백색 결정 가루
밀도 6.44 g/cm3, 알파
5.88 g/cm3, 베타
녹는점 1,900 °C(3,450 °F, 2,170 K) 알파
1725°C, 베타
불용성인
용해성 대부분의 산에서 용해되는
밴드 갭 4.7-4.9 eV(β-GaO23)
구조
α: 삼각, hR30, 우주군 = R3c, 번호 167[3]

β: 단색체, mS20, 우주군 = C2/m, 번호 12[4]

a = 0.49835 / 1.222247nm, b = 0.49835 / 0.30403nm, c = 0.53286/0.58088nm
공식 단위(Z)
 6 / 4
열화학
92.1 J/몰·K[5]
85.0 J/mol·K[5]
−1089.1 kJ/mol[5]
-998.3 kJ/mol[5]
위험
나열되지 않음
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

삼산화 갈륨은 GaO라는 공식을 가진23 무기 화합물이다. 그것은 여러 개의 다형체로 존재하며, 모두 백색, 수용성 고체다. 상업적 응용은 존재하지 않지만, GaO는23 갈륨의 정화의 매개체로서 갈륨 비소로 거의 독점적으로 소비되고 있다.[6] β-GaO의23 열전도도는 GaN, SiC와 같은 다른 와이드 밴드갭 반도체보다 최소 한 자릿수 낮다.[7] 주로 전자기기에 사용되는 관련 나노구조물에 대해서는 더욱 감소한다.[7] 다이아몬드, SiC와 같은 높은 열전도성 기판과의 이질적인 통합은 β-GaO23 전자기의 열 방출을 돕는다.[8][9]

준비

삼산화 갈륨은 갈륨 소금의 산성 용액이나 기본 용액의 중성화에 따라 수화 형태로 침전된다. 또한 공기 중의 갈륨을 가열하거나 질산 갈륨을 200–250 ˚C에서 열분해하여 형성된다. α, β, β, Δ, Δ, ε의 다섯 가지 다른 변형에서 발생할 수 있다. 이러한 변형 중 β-GaO가23 가장 안정된 형태다.[10]

  • β-GaO는23 질산염, 아세테이트, 옥살레이트 또는 기타 유기파생물을 1000 °C 이상 가열하여 제조한다. β-GaO의23 상피 박막은 190 °C에서 550 °C 사이의 온도에서 사파이어 기질에 침전될 수 있다.[11]
  • α-GaO는23 65 kbars 및23 1100 °C에서 가열하면 얻을 수 있다. 수화 형태는 500 °C에서 침전된 갈륨과 "숙성된" 갈륨을 분해하여 준비할 수 있다.
  • γ-GaO는23 수산화 겔을 400~500℃에서 빠르게 가열하여 제조한다. 이 다형체의 보다 결정적인 형태는 용온 합성에 의해 갈륨 금속으로부터 직접 준비될 수 있다.[12]
  • Δ-GaO는23 250 °C에서 가(NO3)3를 가열하여 얻는다.
  • ε-GaO는23 Δ-GaO를23 550 °C에서 가열하여 준비한다.[10] ε-GaO의23 박막은 550~650°C의 온도에서 사파이어 기판에 트리메틸갈륨과 물을 사용하여 금속 유기 증기상 에피택스에 의해 침전된다.

반응

삼산화 갈륨은 암페리히 입니다.[14] 고온에서 알칼리 금속 산화물과 반응하여 예를 들어 NaGaO를2 형성하고 Mg, Zn, Co, Ni, Cu 산화물 등과 반응하여 스피넬을 형성한다(예: MgGaO24).[15] 강한 알칼리에 용해되어 용액인 가(OH)를 형성한다.−
4

HCl로 갈륨 트리클로로이드 GaCl을3 형성한다.[16]

Ga2O3 + 6 HCl → 2 GaCl3 + 3 H2O

H에2 의해 또는 갈륨 금속과의 반응에 의해 아산화 갈륨(갈륨(I) 산화물) GaO로2 감소될 수 있다.[17][18]

GaO23 + 2H2 → GaO2 + 2 HO2
Ga2O3 + 4 Ga → 3 Ga2O

구조

β-GaO는23 1900 pointC의 녹는점을 가진 것으로 가장 안정적인 결정체 변형이다. 산화 이온은 왜곡된 입방체 가장 가까운 패킹 배열 안에 있으며 갈륨(III) 이온은 왜곡된 사면체 및 팔면체 부위를 차지하고 있으며, 각각 Ga-O 결합 거리는 1.83 00과 2.00 å이다.[19]

α-GaO는23 α-AlO와23 동일한 구조(코런덤)를 가지며, 여기서 Ga 이온은 6개 좌표로 되어 있다. γ-GaO는23 γ-AlO와23 유사한 결함 스피넬 구조를 가지고 있다.[20]

ε-GaO23 필름은 금속유기성 증기상피막으로 퇴적되어 직교합체 결정 대칭이 있는 주상 구조를 보여준다. 거시적으로 이 구조는 X선 결정학에 의해 육각형 근접 포장된 것으로 보인다.[21]

잠재적 응용 프로그램

갈륨(III) 산화물은 레이저, 인광 및 발광 물질의 사용으로 연구되었다.[10] 그것은 또한 촘촘한 접합부의 절연 장벽으로 사용되어 왔다.[22] 모노클린 β-GaO는23 가스 센서와 발광 인광에 사용되며 태양 전지의 유전체 코팅에 적용할 수 있다. 이 안정적인 산화물은 또한 극자외선 투명 전도성 산화물 [23]및 트랜지스터 용도에 대한 가능성을 보여주었다.[24][25]

사파이어에 예치된 ε-GaO23 박막은 태양맹 UV 광검출기로서의 잠재적인 응용을 보여준다.[26]

얇은 가오23 필름은 가스감응 소재와 가오(GaO23)로 상업적 관심이 높다. 타원측정법은 β-GaO의23 광학적 기능을 결정하는 데 사용할 수 있는 절차다.[11][23]

β-GaO는23 GaO-AlO2323 촉매의 생산에 사용된다.[27]

참조

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  3. ^ Eckert, L. J.; Bradt, R. C. (1973). "Thermal Expansion of Alpha Ga2O3". Journal of the American Ceramic Society. 56 (4): 229. doi:10.1111/j.1151-2916.1973.tb12471.x.
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