เทอร์มิเนเตอร์โลหะ - แกลเลียม
แกลเลียมเป็นธาตุชนิดใด
แกลเลียมอยู่ในกลุ่ม IIIA ของคาบที่สี่ของตารางธาตุ จุดหลอมเหลวของแกลเลียมบริสุทธิ์ต่ำมากเพียง 29.78 องศา แต่มีจุดเดือดสูงถึง 2204.8 องศา ในฤดูร้อน ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของเหลวและสามารถละลายได้บนฝ่ามือ จากคุณสมบัติข้างต้น เราสามารถเข้าใจได้ว่าสาเหตุที่แกลเลียมกัดกร่อนโลหะอื่นนั้นเป็นเพราะจุดหลอมเหลวต่ำ เมื่อแกลเลียมเหลวก่อตัวเป็นโลหะผสมกับโลหะอื่น เราจะเห็นปรากฏการณ์มหัศจรรย์ที่กล่าวมาข้างต้น เนื้อหาในเปลือกโลกมีเพียงประมาณ 0.001% เท่านั้น จนกระทั่งเมื่อ 140 ปีที่แล้ว มนุษย์ได้ค้นพบการมีอยู่ของมัน ในปีพ.ศ. 2414 เมื่อสรุปตารางธาตุ นักเคมีชาวรัสเซีย เมนเดเลเยฟ ทำนายว่า หลังจากสังกะสีแล้ว อะลูมิเนียมก็จะมีธาตุด้านล่างอีกชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติคล้ายกับธาตุอะลูมิเนียม ซึ่งเรียกว่า "ธาตุคล้ายอะลูมิเนียม" ในปี พ.ศ. 2418 ขณะศึกษารูปแบบเส้นสเปกตรัมขององค์ประกอบโลหะในตระกูลเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Bois-Baudran ค้นพบแถบแสงแปลก ๆ ในสฟาเลอไรต์ (ZnS) จึงค้นพบ "องค์ประกอบคล้ายอะลูมิเนียม" นี้ จากนั้นจึงใช้องค์ประกอบของเขาเอง ตั้งชื่อตาม บ้านเกิดคือฝรั่งเศส (กอล ละติน กัลเลีย) สัญลักษณ์คือ กา เป็นตัวแทนของธาตุ ดังนั้นในประวัติศาสตร์ของการค้นพบองค์ประกอบทางเคมี แกลเลียมจึงกลายเป็นองค์ประกอบแรกที่ถูกทำนายและยืนยันในการทดลอง
“เนวิเกเตอร์” ในยุคสารสนเทศอิเล็กทรอนิกส์
แกลเลียมเองไม่ใช่เซมิคอนดักเตอร์ แต่สารประกอบจากแกลเลียมชุดหนึ่งที่เกิดขึ้นจากสารหนู ไนโตรเจน ซีลีเนียม เทลลูเรียม ฟอสฟอรัส พลวง และโลหะอื่นๆ และอโลหะล้วนเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คุณภาพสูง และเป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับการพัฒนา อุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ อาจกล่าวได้ว่าแกลเลียมเป็นผู้นำในการพัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และเป็นผู้นำของยุคข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์
แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) เป็นตัวแทนของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สอง เป็นที่รู้จักในนาม "ขุนนางเซมิคอนดักเตอร์" เนื่องจากมีราคาสูง มีข้อดีของความถี่สูง ความเร็วสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำที่ดี สัญญาณรบกวนต่ำ และความต้านทานการแผ่รังสีที่แข็งแกร่ง ดังนั้นจึงครองตำแหน่งสำคัญในด้านอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ แกลเลียมอาร์เซไนด์มีความสามารถเป็นสองเท่าของวัสดุกึ่งฉนวนและวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุแกลเลียมอาร์เซไนด์กึ่งฉนวนส่วนใหญ่จะใช้ในเรดาร์ การแพร่ภาพโทรทัศน์ผ่านดาวเทียม การสื่อสารคลื่นไมโครเวฟและมิลลิเมตร การสื่อสารไร้สาย และการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง วัสดุเซมิคอนดักเตอร์แกลเลียมอาร์เซไนด์ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์การสื่อสารด้วยแสง (LD), ไดโอดเปล่งแสงเซมิคอนดักเตอร์ (LED), เลเซอร์แสงที่มองเห็นได้, เลเซอร์อินฟราเรดใกล้, เลเซอร์กำลังสูงควอนตัมดี และเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูง และสนามออปโตอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ . นอกจากนี้ แกลเลียมอาร์เซไนด์ยังมีบทบาทสำคัญในด้านการทหาร และส่วนใหญ่จะใช้ในเรดาร์ สงครามอิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม ฯลฯ ซึ่งสัดส่วนการใช้งานเรดาร์อยู่ที่ประมาณ 60%
แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่สำคัญซึ่งมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าและแสงที่เป็นเอกลักษณ์ เช่น มีความเสถียรสูง ความแข็งสูง ช่องว่างพลังงานกว้าง และจุดหลอมเหลวสูง ปัจจุบันเป็นหนึ่งในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ทันสมัยที่สุดในโลก . เครื่องชาร์จเร็วของโทรศัพท์มือถือที่กล่าวถึงในตอนต้นของบทความนี้คือการใช้แกลเลียมไนไตรด์ในด้านการชาร์จอย่างรวดเร็ว ด้วยข้อดีของพลังงานที่สูงกว่า ขนาดที่เล็กกว่า และการกระจายความร้อนที่ดีกว่า เครื่องชาร์จแกลเลียมไนไตรด์จึงสามารถให้พลังงานสูงได้อย่างง่ายดายในขนาดที่เล็ก และค่อยๆ กลายเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ยอดนิยมในอุตสาหกรรมเครื่องชาร์จ ปัจจุบัน ด้านการทหารและการบินและอวกาศคิดเป็น 40% ของตลาดอุปกรณ์ GaN ทั้งหมด และตลาดแอปพลิเคชันที่ใหญ่ที่สุดยังคงเป็นระบบเรดาร์และสงครามอิเล็กทรอนิกส์ ไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงินความสว่างสูงที่พัฒนาโดย GaN โดย Isamu Akasaki และ Hiroshi Amano จากมหาวิทยาลัยนาโกย่าในญี่ปุ่นและ Shuji Nakamura จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา ในสหรัฐอเมริกา ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านพลังงานใหม่ ประหยัดแหล่งกำเนิดแสงและวางรากฐานสำหรับการวิจัยไฟ LED แสงสีขาว ผลการวิจัยยังได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2014 อีกด้วย
แกลเลียมออกไซด์ (Ga2O3) เป็นตัวแทนทั่วไปของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สี่ และยังถูกเรียกว่า "ดาวดวงใหม่ในท้องฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์" เนื่องจากเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์กำลังที่เกิดขึ้นใหม่ โดยมีแถบความถี่กว้างกว่าและมีคุณสมบัติเรืองแสงได้ดีกว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามอย่างซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) จึงทำให้มีข้อดีในการใช้งานในด้านอุปกรณ์พลังงานสูงและออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ชัดเจนมากขึ้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าที่ก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเติบโตของผลึกแกลเลียมออกไซด์ได้ส่งเสริมการวิจัยเกี่ยวกับ epitaxy ฟิล์มบางที่เกี่ยวข้อง LED อัลตราไวโอเลตความสว่างสูง และอุปกรณ์อื่น ๆ อย่างมาก และได้กลายเป็นจุดสนใจการวิจัยระดับนานาชาติในสาขาเซมิคอนดักเตอร์ bandgap กว้างพิเศษ