Vật liệu AIII BV

Vật liệu AIII BV

Vật liệu A III B V Nội dung 1) Công nghệ chế tạo.  Chế tạo và làm sạch các đơn chất.  Chế tạo các hợp chất.  Nuôi đơn tinh thể và làm sạch. 2) Ứng dụng. Chế tạo và làm sạch các đơn chất • Các đơn chất : B, Al, Ga, In, P, As, Sb. Chế tạo và làm sạch B • B là nguyên tố có tính bán dẫn. • Chế tạo: phản ứng hoàn nguyên hợp chất bo halogenua (BF 3 , BCl 3 , BBr 3 , BI 3 ) hoặc phản ứng nhiệt phân ly B 2 H 6 . 2BBr 3 + 3H 2  2B + 2BrH 3 B 2 H 6  2B + 3H 2 • Làm sạch: phương pháp nóng chảy vùng và trong quá trình nuôi đơn tinh thể Czochralski. Chế tạo và làm sạch Al • Phương pháp điện phân dd nóng chảy ta có thể thu được Al với độ sạch 99,999%. • Phương pháp nóng chảy vùng trong chân không hoặc khí trơ. Chế tạo và làm sạch Ga Ga có nồng độ nhỏ trong quặng các kim loại như Al, Zn, Ge. Quá trình làm sạch gồm 2 bước: • Làm sạch sơ bộ đạt 99,9 - 99,99%.  Ga thường nhận được dưới dạng dung dịch acid khi điều chế các kim loại khác, để kết tủa dùng H 2 S.  Ga nhận được dưới dạng dd Na 2 GaO 3 , để làm sạch dùng FeSO 4 (hoàn nguyên/kết tủa tạp chất). • Tạo Ga siêu sạch chỉ chứa 10 -4 % tạp chất.  Tác dụng trực tiếp vào kim loại Ga: dùng acid, oxi hay khí khác,kết tinh, dùng Hg.  Xử lý các hợp chất của Ga: điện phân, tách chọn lọc GaCl 3 , chưng cất các hợp chất halogenua của Ga. Chế tạo và làm sạch In • In có nồng độ nhỏ trong quặng Fe, Pb, Cu, thu được dưới dạng dd trong acid. Dung dịch này được làm sạch, làm giàu rồi cho tác dụng với NH 4 để nhận In. • Để nhận được In siêu sạch, ta kết hợp nhiều phương pháp làm sạch khác nhau như: phương pháp điện phân, phương pháp kết tinh, phương pháp chưng cất trong chân không, phương pháp tạo hợp chất làm sạch rồi sau đó phân ly (In halogenua). Bằng tổ hợp các phương pháp trên ta có thể thu được In với nồng độ tạp chất nhỏ hơn 10 -5 % . Chế tạo và làm sạch P • P nhận được từ Photphat tự nhiên qua hai giai đoạn: 2Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6SiO 2  6CaSiO 3 + 2P 2 O 5 2P 2 O 5 + 10 C  10CO + P 4 ↑ Hơi P bay ra được làm sạch cho ngưng tụ thành dạng lỏng và được lọc để loại tạp. • Sau đó, P được làm sạch bằng tổ hợp: xử lý bằng dd acid, chưng cất trong chân không, chuyển P trắng thành P đỏ. Chế tạo và làm sạch As • As chủ yếu nằm ở dạng hợp chất như As 2 S 3 , As 2 S 4 , FeAsS, As 2 O 3 . Để nhận As nguyên tố ta nung các hợp chất để biến thành As 2 O 3 rồi hoàn nguyên As 2 O 3 bằng Cacbon. • Để nhận As siêu sạch ta dùng tổ hợp các phương pháp:  Chưng cất trong chân không.  Chưng cất trong H ở nhiệt độ cao.  Tách từ dd trong chì.  Hoàn nguyên oxit ba của As.  Điện phân.  Nóng chảy vùng các arsenua. Chế tạo và làm sạch Sb • Sb trong tự nhiên chủ yếu nằm dưới dạng sulfua và oxit. Bằng hỏa luyện và điện luyện thu được Sb sạch cỡ 99,9%. • Để nhận Sb siêu sạch, ta dùng các phương pháp:  Hóa học: từ Sb thô điều chế các hợp chất rồi hoàn nguyên.  Điện hóa: điện phân các hợp chất của Sb như sulfua, clorua…  Chưng cất trong chân không.  Nóng chảy vùng. [...]... phải giống nhau  Hằng số mạng của chúng phải tương thích Ứng dụng của vật liệu A B III V • Các chất A3B5 được dùng để chế tạo các linh kiện quang điện tử bao gồm các nguồn phát xạ điện từ như diode phát quang (LED), diode laser, các photodetector, các linh kiện điện tử hoạt động nhanh(high-speed electronic devices) Ứng dụng của vật liệu A B III V • Các hợp chất A3B5 có vùng cấm hẹp (InSb, InAs) ứng... (GaN,AlN) được sử dụng trong lĩnh vực quang- điện tử vùng khả kiến và vùng cực tím cũng như để chế tạo các linh kiện công suất cao hoạt động được ở nhiệt độ cao Ứng dụng của vật liệu A B III • Chế tạo tế bào pin Mặt Trời : V Ứng dụng của vật liệu A B III V • Epitaxy GaAs trên đế Si có một ý nghĩa quan trọng trong việc tích hợp các linh kiện quang điện tử dựa trên hợp chất A3B5(GaAs) và mạch tích hợp điện tử... BP Các phương pháp: • BCl3 + PH3  BP + 3HCl (1000 oC) • BCl3 + PCl3 + 3H2  BP + 6HCl (1000 oC) • BCl3 + PCl5  BP + 4Cl2 (3000 oC) • 5(BO)khí + 7P  5BP + P2O5 • MeP + 7P  BP + MeCl3 • Kết tinh từ vật liệu nóng chảy Dùng NiP thu được BP loại p với n=1018 cm-3 và µ=300-500 cm2/Vs Công nghệ chế tạo AlP • Đốt hỗn hợp bột P đỏ và Al trong chén nung bằng thép • Nung bôt Al trong hơi P, khi Al nóng đỏ sẽ . Vật liệu A III B V Nội dung 1) Công nghệ chế tạo.  Chế tạo và làm sạch các. • 5(BO) khí + 7P  5BP + P 2 O 5 • MeP + 7P  BP + MeCl 3 • Kết tinh từ vật liệu nóng chảy. Dùng NiP thu được BP loại p với n=10 18 cm -3 và µ=300-500