Fosfuro de galio

El fosfuro de galio (GaP), un fosfuro de galio, es un material semiconductor compuesto con una brecha de banda indirecta de 2,24 eV a temperatura ambiente. El material policristalino impuro tiene el aspecto de piezas de color naranja pálido o grisáceo. Los monocristales no dopados son anaranjados, pero las obleas fuertemente dopadas parecen más oscuras debido a la absorción de portadores libres. Es inodoro e insoluble en agua.

Fosfuro de galio

Lingotes de GaP (impuro)

Oblea de GaP (calidad de los dispositivos electrónicos)
General
Fórmula molecular GaP[1]
Identificadores
Número CAS 12063-98-8[2]
Número RTECS LW9675000
ChemSpider 74803
PubChem 82901
UNII 3J421F73DV
InChI=InChI=1S/Ga.P
Key: HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar 99,899 g/mol

El GaP tiene una microdureza de 9450 N/mm2, una temperatura Debye de 446 K (173 °C) y un coeficiente de dilatación térmica de 5,3 ×10-6 K-1 a temperatura ambiente.[3] El azufre, el silicio o el telurio se utilizan como dopantes para producir semiconductores de tipo n. El zinc se utiliza como dopante para el semiconductor de tipo p.

El fosfuro de galio tiene aplicaciones en sistemas ópticos.[4][5][6] Su constante dieléctrica estática es de 11,1 a temperatura ambiente.[7] Su índice de refracción varía entre ~3,2 y 5,0 en el rango visible, lo que es superior al de la mayoría de los demás materiales semiconductores,[8] En su rango transparente, su índice es superior al de casi cualquier otro material transparente, incluidas piedras preciosas como el diamante, o lentes sin óxido como el sulfuro de zinc.

Diodos emisores de luz

El fosfuro de galio se utiliza desde los años sesenta en la fabricación de diodos emisores de luz (LED) rojos, naranjas y verdes de bajo y medio brillo. Se utiliza solo o junto con el fosfuro de arseniuro de galio.

Los LED de GaP puro emiten luz verde a una longitud de onda de 555 nm. El GaP dopado con nitrógeno emite luz verde amarillenta (565 nm), y el GaP dopado con óxido de zinc emite luz roja (700 nm).

El fosfuro de galio es transparente para la luz amarilla y roja, por lo que los LED de GaAsP sobre GaP son más eficaces que los de GaAsP sobre GaAs.

Crecimiento cristalino

A temperaturas superiores a ~900 °C, el fosfuro de galio se disocia y el fósforo se escapa en forma de gas. En el crecimiento de cristales a partir de una fusión a 1500 °C (para obleas de LED), esto debe evitarse reteniendo el fósforo con una capa de óxido bórico fundido a una presión de gas inerte de 10-100 atmósferas. El proceso se denomina crecimiento Czochralski encapsulado en líquido (LEC), una elaboración del proceso Czochralski utilizado para obleas de silicio.

Referencias
  1. Haynes, p. 4.63
  2. Número CAS
  3. Haynes, p. 12.80
  4. Wilson, Dalziel J.; Schneider, Katharina; Hönl, Simon; Anderson, Miles; Baumgartner, Yannick; Czornomaz, Lukas; Kippenberg, Tobias J.; Seidler, Paul (January 2020). «Integrated gallium phosphide nonlinear photonics». Nature Photonics (en inglés) 14 (1): 57-62. ISSN 1749-4893. S2CID 119357160. arXiv:1808.03554. doi:10.1038/s41566-019-0537-9.
  5. Cambiasso, Javier; Grinblat, Gustavo; Li, Yi; Rakovich, Aliaksandra; Cortés, Emiliano; Maier, Stefan A. (8 de febrero de 2017). «Bridging the Gap between Dielectric Nanophotonics and the Visible Regime with Effectively Lossless Gallium Phosphide Antennas». Nano Letters 17 (2): 1219-1225. ISSN 1530-6984. PMID 28094990. doi:10.1021/acs.nanolett.6b05026. hdl:10044/1/45460.
  6. Rivoire, Kelley; Lin, Ziliang; Hatami, Fariba; Masselink, W. Ted; Vučković, Jelena (7 de diciembre de 2009). «Second harmonic generation in gallium phosphide photonic crystal nanocavities with ultralow continuous wave pump power». Optics Express (en inglés) 17 (25): 22609-22615. ISSN 1094-4087. PMID 20052186. S2CID 15879811. arXiv:0910.4757. doi:10.1364/OE.17.022609.
  7. Haynes, p. 12.85
  8. Haynes, p. 12.156

Fuentes citadas
  • Haynes, William M., ed. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th edición). CRC Press. ISBN 9781498754293.

Enlaces externos
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