گالیوم اکسید

 

گالیوم اکسید یک ترکیب غیر آلی است که به صورت پودر سفید رنگ وجود دارد. از اکسید گالیوم (III) در ساخت گارنت گدولینیوم گالیوم به عنوان بستری در حافظه های حوزه حباب استفاده می شود.

 

این گونه دستگاه ها، تجهیزات کوچکی هستند که به قدرت ذخیره سازی مورد نیاز سایر دستگاه های حافظه نیاز ندارند. اکسید گالیم (III) ماده اولیه ای برای تهیه Sr۲CuGaO۳S، نمونه ای از یک گالیوم هرمی شکل مربع نادر است. این ترکیب همچنین در تجزیه و تحلیل طیفی و تهیه گالیم آرسنید برای ساخت نیمه هادی ها استفاده می شود.

 

خواص و مشخصات شناسایی گالیوم اکسید

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                                    پودر سفید فرمول شیمیایی                                                                         Ga۲O۳
دانسیته (آلفا)                                                                 (g/cm۳) ۶.۴۴ وزن مولکولی                                                         (g/mol) 187.444
نقطه ذوب                                                                           (۰C) 1900 شماره                                                            (CAS No) 12024-21-4
حلالیت در آب                                                                       نا محلول نام ها                              gallium trioxide, gallium sesquioxide

تولید گالیوم اکسید،

 

تری اکسید گالیم با خنثی سازی محلول اسیدی یا پایه نمک گالیوم به شکل هیدراته رسوب می کند. همچنین، با گرم شدن گالیوم در هوا یا تجزیه حرارتی نیترات گالیم در دمای ۲۰۰–۲۵۰ درجه سانتیگراد تشکیل می شود که می تواند در پنج فاز مختلف، α ،β ،γ ،δ، و ε رخ دهد. از بین این فازها، β-Ga۲O۳ پایدارترین شکل است.

 

فازهای مختلف گالیوم اکسید:

 

β-Ga۲O۳ با حرارت دادن نیترات، استات، اگزالات یا سایر مشتقات آلی بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد تهیه می شود. لایه های نازک اپیتاکسیال β-Ga۲O۳ را می توان در دمای بین ۱۹۰ درجه سانتیگراد تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد روی بستر یاقوت کبود رسوب داد.

 

α-Ga۲O۳ را می توان با حرارت دادن β-Ga۲O۳ در ۶۵ کیلو بار و ۱۱۰۰ درجه سانتی گراد بدست آورد. فرم هیدراته را می توان با تجزیه هیدروکسید گالیم رسوب زده و “پیر” در دمای ۵۰۰ درجه سانتیگراد تهیه کرد.

 

γ-Ga۲O۳ با گرم شدن سریع ژل هیدروکسید در ۴۰۰-۵۰۰ درجه سانتی گراد تهیه می شود. شکل کریستالی بیشتری از این چند شکلی را می توان مستقیماً از فلز گالیوم و گرما تهیه کرد.

 

δ-Ga2O3 با حرارت دادن Ga(NO۳)۳ در ۲۵۰ درجه سانتی گراد بدست می آید. ε-Ga۲O۳ با حرارت دادن δ-Ga۲O۳ در ۵۵۰ درجه سانتی گراد تهیه می شود. فیلم های نازک ε-Ga2O3 با استفاده از اپیتاکسی فاز بخار فلز آلی با استفاده از تری متیل گالیم و آب روی بسترهای یاقوت کبود در دمای بین ۵۵۰ تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد رسوب می کنند.

 

در مقاله ای که در سال ۲۰۰۵ منتشر شده است، محققان کاربرد روش سل ژل در سنتز اکسید گالیم (III) را مورد بررسی قرار داده اند که می توانید با کلیک بر روی لینک منبع شماره ۲ فایل اصلی آن را تهیه کنید.

 

واکنش پذیری گالیم اکسید

 

گالیم (III) اکسید آمفوتریک است. با اکسیدهای فلز قلیایی در دمای بالا واکنش می دهد، به عنوان مثال، NaGaO۲ و با اکسیدهای Mg ،Zn ،Co ،Ni ،Cu و اسپینل تشکیل می شود. MgGa۲O۴ ادر محیط قلیایی قوی حل می شود و محلول یون گالات، (Ga(OH را تشکیل می دهد.

 

واکنش گالیم اکسید با HCl، تری کلرید گالیم GaCl۳ را تشکیل می دهد:

 

Ga۲O۳ + ۶HCl → ۲GaCl۳ + ۳H۲O

 

توسط H۲ می تواند به زیر اکسید گالیم  Ga۲O تبدیل شود، یا با واکنش با فلز گالیوم:

 

Ga۲O۳ + ۲H۲ → Ga۲O + 2H۲O

Ga۲O۳ + ۴Ga → ۳Ga۲O

 

ساختارهای کریستالی گالیوم اکسید

 

β-Ga2O3

 

β-Ga۲O۳، با نقطه ذوب ۱۹۰۰ ˚C، پایدارترین اصلاح کریستالی است. یون های اکسید در یک بسته بندی تحریف شده مکعب قرار دارند و یون های گالیم (III) مکان های تحریف شده چهار وجهی و هشت ضلعی را اشغال می کنند، با فاصله پیوند Ga-O به ترتیب ۱.۸۳ و ۲.۰۰ ۱۶ آنگستروم می باشد.

 

α-Ga۲O۳ همان ساختار (سنگ فرش) α-Al۲O۳ را دارد، که در آن یون های گالیم ۶ مختصاته هستند. γ-Ga۲O۳ دارای یک ساختار اسپینل نقص مانند ساختار γ-Al۲O۳ است.

 

لایه های نازک ε-Ga۲O۳ که توسط اپیتاکسی فاز بخار فلزات آلی رسوب می کنند، یک ساختار ستونی با تقارن کریستال اورترمبیک را نشان می دهد. از نظر ماکروسکوپی، این ساختار توسط کریستالوگرافی اشعه ایکس به صورت شش ضلعی دیده می شود.

 

کاربردهای بالقوه گالیوم اکسید

 

کاربردهای بالقوه گالیوم اکسید

 

استفاده از اکسید گالیم (III) در لیزر، فسفر و مواد لومینسانس مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین از آن به عنوان مانع عایق در اتصالات تنگ استفاده شده است.

 

ساختار مونوکلینیک β-Ga۲O۳ در حسگرهای گاز و فسفرهای لومینسانس استفاده می شود و می توان آن را برای پوشش های دی الکتریک سلول های خورشیدی استفاده کرد. این اکسید پایدار همچنین پتانسیل اکسیدهای رسانای شفاف ماوراء بنفش عمیق، و کاربردهای ترانزیستور را از خود نشان داده است.

 

لایه های نازک ε-Ga۲O۳ که در یاقوت کبود، رسوب داده شده است، کاربردهای بالقوه ای را به عنوان آشکارساز نور خورشیدی نشان می دهد. β-Ga۲O۳ در تولید کاتالیزور Ga۲O۳-Al۲O۳ استفاده می شود.

 

منابع:

۱) www.en.wikipedia.org

۲) www.sciencedirect.com

 

این محصول اینجا جستجو کنید.

خرید محصولات از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.