Qu’est-ce que l’arséniure de gallium ?
L’arséniure de gallium est une substance dont la formule de composition est GaAs.
L’arséniure de gallium est communément appelé matériau semi-conducteur en raison de ses propriétés semi-conductrices.
Utilisations de l’arséniure de gallium
L’arséniure de gallium est principalement utilisé comme matériau semi-conducteur, par exemple pour les cellules solaires et les télécommunications à haut débit. Il se caractérise par une mobilité électronique élevée par rapport au silicium, qui est également un matériau semi-conducteur.
Il est classé parmi les semi-conducteurs III-V avec une bande interdite de 1,43 eV. Il présente une mobilité des électrons de 8 500 cm2/(V s) et une mobilité des trous de 400 cm2/(V s). Les semi-conducteurs présentant des valeurs de résistivité élevées sur des substrats non dopés (non dopés) sont appelés substrats semi-isolants.
L’arséniure de gallium présente l’avantage d’être un substrat semi-isolant et d’avoir une mobilité électronique élevée, ce qui permet de maintenir les courants de fuite et les capacités parasites à un faible niveau. Il présente l’inconvénient d’être plus cher et plus difficile à traiter que le silicium. Toutefois, il possède des fonctions de fonctionnement à grande vitesse et il est facile à miniaturiser car il ne consomme qu’environ un tiers de la puissance.
C’est l’un des éléments semi-conducteurs à réponse rapide et à faible consommation d’énergie. Grâce à ces avantages, il est souvent utilisé comme matériau pour les éléments semi-conducteurs destinés aux communications à grande vitesse, tels que les HEMT et les HBT. Il est également largement utilisé dans les diodes électroluminescentes rouges et infrarouges, car il s’agit d’un matériau à transition directe.
Propriétés de l’arséniure de gallium
L’arséniure de gallium a un poids moléculaire de 144,64, un point de fusion de 1 238°C et est un solide cristallin gris à température et pression normales. Il a une densité de 5,32 g/mL, une structure de type minerai de zinc flash et lorsque l’arséniure de gallium entre en contact avec de l’acide ou de la vapeur d’eau, il forme de l’arsine, un composé d’arsenic et d’hydrogène.
Bien que soluble dans l’acide chlorhydrique, sa solubilité dans l’eau est faible, <0,1 g/100 ml (20°C), et il se dissout dans le DMSO, l’éthanol à 95 %, le méthanol et l’acétone à raison de <1 mg/mg seulement.
Structure de l’arséniure de gallium
La structure cristalline est stable à température ambiante et suit une structure de type sphalérite (type mélange de zinc), c’est-à-dire la même structure que ZnS, HgS et CuCl.
Bien qu’il s’agisse d’un composé d’arsenic, il est faiblement toxique en soi. Toutefois, lorsqu’il réagit avec des acides ou de la vapeur d’eau, il produit de l’arsine toxique.
Types d’arséniure de gallium
L’arséniure de gallium est principalement vendu pour un usage industriel en tant que matériau semi-conducteur. Outre les produits vendus sous forme de poudre d’arséniure de gallium pur, de nombreux autres produits sont vendus sous forme de plaquettes de GaAs ou de plaquettes épitaxiales de GaAs.
Les plaquettes sont de petites plaques très fines, souvent circulaires. Les plaquettes épitaxiées de GaAs sont utilisées dans les amplificateurs de puissance pour la transmission dans les communications mobiles et les réseaux locaux sans fil, dans les commutateurs de circuits RF et dans les diodes laser pour l’écriture et la lecture dans les lecteurs de disques optiques (CD, DVD).
Autres informations sur l’arséniure de gallium
Informations de sécurité sur l’arséniure de gallium
L’arséniure de gallium est classé dans le groupe 1 de la liste des risques cancérogènes du CIRC et est un cancérogène connu. Les autres risques suivants ont été identifiés :
- Risque d’effets néfastes sur la fertilité ou le fœtus.
- Altération du système sanguin et du système immunitaire.
- Altération des organes respiratoires, hématologiques et reproducteurs (mâles) en raison d’une exposition répétée.