Ლითონის პროფილი: გალიუმი

პატარა ლითონის, რომელიც LED განათებით Shine Bright

გალიუმი არის კოროზიული, ვერცხლისფერი ფერადი პატარა ლითონი, რომელიც დნობის ოთახის ტემპერატურაზე დნება და ყველაზე ხშირად გამოიყენება ნახევარგამტარული ნაერთების წარმოებაში.

თვისებები:

• ატომური სიმბოლო: Ga
• ატომური ნომერი: 31
• კატეგორია: Post-transition metal
• სიმჭიდროვე: 5.91 გ / სმ ³ (73 ° F / 23 ° C)
• დნობის წერტილი: 85.58 ° F (29.76 ° C)
• დუღილის წერტილი: 3999 ° F (2204 ° C)
• მოჰის სიმტკიცე: 1.5

მახასიათებლები:

Pure gallium არის ვერცხლისფერი თეთრი და დნება ტემპერატურის ქვეშ 85 ° F (29.4 ° C).

ლითონი რჩება მდნარ მდგომარეობაში თითქმის 4000 ° F (2204 ° C), რაც მას უხსნის ყველა ლითონის ელემენტის უმსხვილეს თხევადს.

გალიუმი ერთერთი რამოდენიმე ლითონია, რომელიც აფართოებს, როგორც კალიებს, გაზრდის მოცულობას მხოლოდ 3% -ით.

მიუხედავად იმისა, რომ გალიუმის ადვილად შენადნობები სხვა ლითონები, ეს არის კოროზიული , დიფუზური შევიდა lattice, და შესუსტებას ბევრი ლითონები. მისი დაბალი დნობის წერტილი, თუმცა, სასარგებლოა გარკვეული დაბალი დნება შენადნობები.

როგორც მერკური წინააღმდეგია , ასევე თხევადი ოთახის ტემპერატურაზე, გალიუმი სავსეა როგორც კანისა და მინის, რაც უფრო რთულია. გალიუმი არ არის თითქმის ტოქსიკური, როგორც მერკური.

ისტორია:

აღმოჩენილია 1875 წელს პოლ-ემილ ლეკოკ დე ბოისბუდრანმა, რომელიც განიხილავდა სპალერებული მადნების შესწავლას, გალიუმი მე -20 საუკუნის უკანასკნელ ნაწილად არ გამოიყენებოდა კომერციულ განაცხადებში.

გალიუმი ნაკლებად იყენებს სტრუქტურულ მეტალს, მაგრამ მისი ღირებულება ბევრ თანამედროვე ელექტრონულ მოწყობილობაზე არ განიცდის.

გალიუმის კომერციული მიზნები შემუშავებული საწყისი კვლევა მსუბუქი დიოდების (ები) და III-V რადიო სიხშირეზე (RF) ნახევარგამტარული ტექნოლოგიით, რომელიც 1950-იანი წლების დასაწყისში დაიწყო.

1962 წელს IBM ფიზიკოსი JB Gunn კვლევის გალიუმ arsenide (GaAs) გამოიწვია აღმოჩენა მაღალი სიხშირის oscillation ელექტრო მიმდინარე მიედინება მეშვეობით გარკვეული semiconducting მყარი - ახლა ცნობილია, როგორც "Gunn ეფექტი." ეს გარღვევა აძლიერებდა ადრეულ სამხედრო დეტექტორებს, რომლებიც აშენებდნენ გენინის დიოდების გამოყენებით (აგრეთვე ცნობილი ელექტრონულ მოწყობილობებს), რომლებიც იყენებდნენ სხვადასხვა ავტომატურ მოწყობილობებში, მანქანის სარადარო დეტექტორებისა და სიგნალის კონტროლერებისგან დატენიანების შემცველ დეტექტორებს და ბერგარულ სიგნალებს.

პირველი LED- ები და ლაზერები GaAs- ზე დაფუძნებულ იქნა 1960-იანი წლების დასაწყისში RCA, GE და IBM მკვლევარებმა.

თავდაპირველად, LED- ებს მხოლოდ უხილავი ინფრაწითელი სინათლის წარმოება შეეძლო, სენსორების და ფოტო-ელექტრონული აპლიკაციების შეზღუდვა. მაგრამ მათი პოტენციალი, როგორც ენერგოეფექტური კომპაქტური სინათლის წყაროები იყო აშკარა.

1960-იანი წლების დასაწყისში ტეხასურმა ინსტრუმენტებმა დაიწყეს LED- ების კომერციულად შეთავაზება. 1970-იან წლებში ადრეული ციფრული ეკრანის სისტემები, რომლებიც იყენებდნენ საათებსა და კალკულატორებს, მალევე განვითარდა LED განათებით.

შემდგომი კვლევა 1970-იან და 1980-იან წლებში უფრო ეფექტურ დეპონირების ტექნიკას მოჰყვა, რაც LED ტექნოლოგიით უფრო საიმედო და ეფექტურია. გალიუმ-ალუმინის დარიშხანის (GaAlAs) ნახევარგამტარული ნაერთების შემუშავება გამოიწვია LED- ები, რომლებიც წინა ათზე მეტჯერ იყვნენ ნათელი, ხოლო LED- სთვის ხელმისაწვდომი ფერების სპექტრი, ასევე ახალი, გალიუმის შემცველი ნახევრადგამტარი სუბტრიტებით, როგორიცაა ინდიუმი -გალუმი-ნიტრიდი (InGaN), გალიუმ-არსენიდ-ფოსფოდი (GaAsP) და გალიუმ-ფოსფადი (GaP).

1960-იანი წლების ბოლოს, GaAs- ის გამტარუნარიანობა ასევე იქნა გამოკვლეული, როგორც მზის ენერგიის წყაროების ნაწილი სივრცის საძიებო სისტემისათვის. 1970 წელს საბჭოთა კვლევითმა ჯგუფმა შექმნა პირველი GaAs ჰეტეროსტერაციული მზის საკნები.

ოპტოელექტრონული ხელსაწყოებისა და ინტეგრირებული სქემების დამზადების კრიტიკული, 1990 წლის ბოლოს 1990-იანი წლების დასაწყისში და 21-ე საუკუნის დასაწყისში გააქტიურდა GaAs ვაფლების მოთხოვნა მობილური კომუნიკაციისა და ალტერნატიული ენერგეტიკული ტექნოლოგიების განვითარებასთან.

გასაკვირი არ არის, რომ ამ მზარდი მოთხოვნის საპასუხოდ, 2000 და 2011 წლის განმავლობაში გლობალური პირველადი გალიუმის წარმოება დაახლოებით 100 მეტრ ტონაზე მეტია, ვიდრე 100 მეტრზე მეტი.

წარმოება:

დედამიწის ქერქში საშუალოდ გალიუმის შემცველობა დაახლოებით 15 მილიონზე მეტს შეადგენს, დაახლოებით ლითიუმთან შედარებით, უფრო მეტია, ვიდრე ტყვია . თუმცა ლითონი ფართოდ არის დაშლილი და წარმოდგენილია რამდენიმე ეკონომიკურად მოპოვებული მადანი.

იმდენად, რამდენადაც წარმოებული ყველა პირველადი გალიუმის 90% აწარმოებს ალუმინის შემცველობის ალუიინას (Al2O3) გადამუშავების დროს, ბოქსიტისგან.

მცირე რაოდენობით გალიუმი იწარმოება თუთიის ექსტრაქციის პროდუქტი, როგორც სპალერებული მადნის დამუშავების დროს.

დროს Bayer პროცესი გადამუშავება ალუმინის ore to ალუმინის, გაანადგურა საბადო არის გარეცხილი ცხელი გადაწყვეტა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი (NaOH). ეს აუმჯობესებს ალუმინის ნატრიუმს, რომელიც ატარებს ტანკებში, ხოლო ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ლიქიუმს, რომელიც ახლა შეიცავს გალიუმს, ხელახლა გამოყენებისთვის გამოიყენება.

იმის გამო, რომ ამ ლიქიორით რეციკლირებული ხდება, გალიუმის შემცველობა იზრდება ყოველი ციკლის შემდეგ, სანამ იგი 100-125ppm- ს აღწევს. ნარევი შემდეგ შეიძლება იქნას მიღებული და კონცენტრირებული როგორც gallate მეშვეობით გამხსნელი მოპოვების გამოყენებით ორგანული chelating აგენტები.

ელექტროლიტური აბანო ტემპერატურა 104-140 ° F (40-60 ° C), ნატრიუმის gallate გარდაიქმნება impure gallium. მჟავას დაბანის შემდეგ, ეს შეიძლება შემდეგ გაფილტრული იყოს ფოროვანი კერამიკის ან მინის ფირფიტების მეშვეობით, რათა შეიქმნას 99.9-99.99% გალიუმის ლითონზე.

99.99% არის GaAs აპლიკაციების სტანდარტული წინამორბედი, მაგრამ ახალი მიზნებისათვის საჭიროა მაღალი სიწმინდე, რომელიც მიღწეული იქნება ლითონის გათბობით, მტვერი ელემენტების ან ელექტროქიმიური გამწმენდი და ფრაქციული კრისტალიზაციის მეთოდების ამოღების გზით.

უკანასკნელი ათწლეულის მანძილზე, მსოფლიოს პირველადი გალიუმის წარმოების დიდი ნაწილი გადავიდა ჩინეთში, რომელიც ამჟამად მსოფლიოს გალიუმის 70% -ს შეადგენს. სხვა ძირითადი წარმოშობის ქვეყნებია უკრაინა და ყაზახეთი.

წლიური გალიუმის წარმოების დაახლოებით 30% მოპოვებულია ჯართიდან და რეციკლოკირებული მასალებისგან, როგორიცაა GaAs შემცველი IC ვაფლი. ყველაზე გალიუმის გადამუშავება ხდება იაპონიაში, ჩრდილოეთ ამერიკაში და ევროპაში.

აშშ-ის გეოლოგიური კვლევის თანახმად, 2011 წელს დახვეწილი გალიუმის 310MT იქნა წარმოებული.

მსოფლიოს უმსხვილეს მწარმოებლებს შორისაა Zhuhai Fangyuan, პეკინი Jiya Semiconductor მასალები და Recapture Metals Ltd.

პროგრამები:

როდესაც გაყინული გალიუმი იწვევს კოროდს ან ლითონებს, როგორიცაა ფოლადის მყიფე. ეს თვისება, ისევე როგორც მისი უკიდურესად დაბალი დნობის ტემპერატურა, ნიშნავს, რომ გალიუმი ნაკლებად იყენებს სტრუქტურულ პროგრამებში.

ლითონის ფორმაში, გალიუმი გამოიყენება ჯარისკაცებისა და დაბალი დელტის შენადნობებში, როგორიცაა გალინის ®, მაგრამ ყველაზე ხშირად გვხვდება ნახევარგამტარული მასალები.

გალიუმის ძირითადი განაცხადები შეიძლება ხუთ ჯგუფად დაიყოს:

1. ნახევარგამტარი: წლიური გალიუმის მოხმარების 70% -იანი ბუღალტერია GaAs ვაფქები მრავალი თანამედროვე ელექტრონული მოწყობილობის ხერხემალი, როგორიცაა სმარტფონები და სხვა უკაბელო საკომუნიკაციო მოწყობილობები, რომლებიც დაეყრდნობიან GaAs IC- ის ენერგიის დაზოგვასა და გაძლიერებას.

2. სინათლის გამყოფი დიოდები (LED- ები): 2010 წლიდან მოყოლებული გლობალური მოთხოვნა LED- სგან გაორმაგებულია, რადგან მაღალი სიკაშკაშის LED- ების გამოყენება მობილური და ბრტყელი ეკრანის ეკრანებზე. გლობალური ნაბიჯი უფრო მეტი ენერგოეფექტურობისკენ მიგვიყვანა ასევე LED განათების გამოყენების შესახებ მთავრობის მხარდაჭერით ინოვაციური და კომპაქტური ფლუორესენტული განათების საშუალებით.

3. მზის ენერგია: გალიუმის გამოყენება მზის ენერგიის გამოყენებისათვის ორი ტექნოლოგიით არის ორიენტირებული:

• GaAs კონცენტრატორი მზის უჯრედები
• კადმიუმის- indium-gallium-selenide (CIGS) თხელი ფილმი მზის საკნები

როგორც უაღრესად ეფექტური photovoltaic საკნები, ორივე ტექნოლოგია არ ჰქონდა წარმატება სპეციალიზებული განაცხადების, განსაკუთრებით დაკავშირებული კოსმოსური და სამხედრო, მაგრამ მაინც წინაშე ბარიერების ფართომასშტაბიანი კომერციული გამოყენება.

4. მაგნიტური მასალები: მაღალი ძალა, მუდმივი მაგნიტები კომპიუტერების, ჰიბრიდული ავტომობილების, ქარის ტურბინების და სხვა ელექტრონული და ავტომატური მოწყობილობების ძირითადი კომპონენტია. გალიუმის მცირე დამატებები გამოიყენება მუდმივი მაგნიტების, მათ შორის ნეოდიმი- რკინის - ბორის (NdFeB) მაგნიტების გამოყენებით.

5. სხვა პროგრამები:

• სპეციალობა შენადნობები და ჯარისკაცები
• სარკეები
• პლუტონიუმი, როგორც ბირთვული სტაბილიზატორი
• ნიკელის - მანგანუმის- გალიუმის ფორმის მეხსიერების შენადნობი
• Petroleum კატალიზატორი
• ბიოსამედიცინო პრეპარატები, მათ შორის ფარმაცევტული საშუალებები (გალიუმის ნიტრატი)
• ფოსფორი
• ნეიტრონოს გამოვლენა

_{წყაროები:}

_{რბილიპედია. LED- ების ისტორია (სინათლის ასხივი დიოდები).}

_{წყარო: https://web.archive.org/web/20130325193932/http://gadgets.softpedia.com/news/History-of-LEDs-Light-Emitting-Diodes-1487-01.html}

_{ენტონი ჯონ დასი, (1993), "ალუმინის, გალიუმის, ინტიმური და თალიუმის ქიმია". გაზაფხული, ISBN 978-0-7514-0103-5}

_{ბარტრატი, კურტის ა. "III-V ნახევარგამტარები, ისტორია RF- ს პროგრამები." ECS Trans . 2009, ტომი 19, გამოცემა 3, გვერდები 79-84.}

_{შუბერტი, ე. ფრედ. მსუბუქი დიოდები . Rensselaer პოლიტექნიკური ინსტიტუტი, ნიუ იორკი. მაისი 2003.}

_{USGS. მინერალური სასაქონლო შეჯამება: გალიუმი.}

_{წყარო: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/index.html}

_{SM ანგარიში. By- პროდუქტის ლითონები: ალუმინის- Gallium ურთიერთობები .}

_{URL: www.strategic-metal.typepad.com}