โลหะรายละเอียด: Gallium

แกลเลียมเป็นโลหะรองที่มีฤทธิ์กัดกร่อนของโลหะสีเงินที่ละลายในอุณหภูมิห้องและมักใช้ในการผลิตสารกึ่งตัวนำ

คุณสมบัติ:

• สัญลักษณ์อะตอม: Ga
• จำนวนอะตอม: 31
• หมวดหมู่หมวด: โลหะหลังการเปลี่ยนถ่าย
• ความหนาแน่น: 5. 91 g / cm³ (ที่ 73 ° F / 23 ° C)
• จุดหลอมเหลว: 85. 58 ° F (29. 76 ° C)
• จุดเดือด: 3999 ° F (2204 ° C)
• ความแข็งของ Moh: 1. 5

ลักษณะ:

แกลเลียมบริสุทธิ์เป็นสีเงินขาวและละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่า 85 ° F (29.4 ° C)

โลหะยังคงอยู่ในสถานะหลอมละลายได้ถึงเกือบ 4000 ° F (2204 ° C) ทำให้เป็นช่วงของเหลวที่ใหญ่ที่สุดของชิ้นส่วนโลหะทั้งหมด

แกลเลียมเป็นโลหะเพียงไม่กี่ชนิดที่ขยายตัวเมื่ออุณหภูมิลดลงโดยเพิ่มขึ้นเพียง 3% เท่านั้น

แม้ว่าแกลเลียมสามารถหลอมโลหะอื่น ๆ ได้ง่าย แต่ก็มีฤทธิ์กัดกร่อนแพร่กระจายเข้าไปในตาข่ายและทำให้โลหะส่วนใหญ่อ่อนลง จุดหลอมเหลวต่ำของมันทำให้มีประโยชน์ในโลหะผสมที่ละลายในระดับต่ำบางชนิด

เมื่อเทียบกับปรอทซึ่งเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องแกลเลียมจะทำให้ผิวและแก้วทำให้การจับตัวเป็นเรื่องยากขึ้น แกลเลียมยังไม่เกือบเป็นพิษเป็นปรอท

ประวัติ:

ค้นพบในปีพ. ศ. 2418 โดย Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran ในขณะที่ตรวจสอบแร่ sphalerite แกลเลียมไม่ได้ถูกใช้ในเชิงพาณิชย์จนถึงปลายศตวรรษที่ 20

แกลเลียมมีน้อยใช้เป็นโครงสร้างโลหะ แต่มูลค่าของมันในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยจำนวนมากไม่สามารถ understated

การใช้แกลเลียมทางการค้าที่พัฒนาขึ้นจากการวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับไดโอดเปล่งแสง (LEDs) และเทคโนโลยีคลื่นความถี่วิทยุความถี่วิทยุ RF (RF) III-V ซึ่งเริ่มขึ้นเมื่อต้นปี 1950

ในปี ค.ศ. 1962 นักวิจัยของ J. B. Gunn จากแกลเลียม arsenide (GaAs) ได้ค้นพบการสั่นของความถี่สูงที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านของแข็งที่เป็นของแข็งในเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งบัดนี้รู้จักกันในชื่อ 'Gunn Effect'

ความก้าวหน้าครั้งนี้เป็นการปูทางให้เครื่องตรวจจับทหารในยุคแรก ๆ ถูกสร้างโดยใช้ไดโอด Gunn (หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์ถ่ายโอนอิเล็กตรอน) ซึ่งถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อัตโนมัติต่างๆตั้งแต่เครื่องตรวจจับเรดาร์และตัวควบคุมสัญญาณไปยังเครื่องตรวจจับความชื้นและสัญญาณกันขโมย .

LEDs แรกและเลเซอร์ที่ขึ้นอยู่กับ GaAs ถูกผลิตโดยนักวิจัยที่ RCA, GE และ IBM ในช่วงต้นทศวรรษ 1960

ในตอนแรก LED สามารถสร้างแสงอินฟราเรดที่มองไม่เห็นได้เท่านั้นโดย จำกัด ไฟไว้ที่เซ็นเซอร์และแอพพลิเคชันภาพถ่ายอิเล็กทรอนิกส์ แต่ศักยภาพของพวกเขาเป็นแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพพลังงานที่มีขนาดกะทัดรัดเป็นที่ประจักษ์

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1960 Texas Instruments ได้เริ่มเสนอไฟ LED ในเชิงพาณิชย์ ในช่วงทศวรรษ 1970 ระบบจอภาพดิจิตอลตอนต้นที่ใช้ในนาฬิกาและเครื่องคิดเลขได้ถูกพัฒนาขึ้นโดยใช้ระบบแบ็คไลท์ LED

การค้นคว้าเพิ่มเติมในทศวรรษที่ 1970 และ 1980 ส่งผลให้เทคนิคการสะสมตัวที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นทำให้เทคโนโลยี LED มีความน่าเชื่อถือและคุ้มค่ามากขึ้น การพัฒนาส่วนผสมสารกึ่งตัวนำของแกลเลียม - อลูมิเนียม - สารหนู (GaAlAs) ส่งผลให้ LEDs สว่างขึ้นกว่าครั้งที่ผ่านมาถึงสิบเท่าในขณะที่สเปกตรัมสีที่มีให้กับ LEDs ก็สูงขึ้นอยู่กับพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าใหม่ที่มีแกลเลียมเช่นอินดัส - แกลเลียม - ไนไตรด์ (InGaN) แกลเลียม - arsenide phosphide (GaAsP) และแกลเลียมฟอสเฟอร์ (GaP)

ช่วงปลายทศวรรษที่ 1960 คุณสมบัติทางไฟฟ้าของ GaAs ยังถูกค้นคว้าเป็นส่วนหนึ่งของแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการสำรวจอวกาศด้วย ในปี 1970 ทีมวิจัยโซเวียตได้สร้างเซลล์สุริยคติแบบ GaAs แบบแรก

สำคัญในการผลิตอุปกรณ์ optoelectronic และวงจรรวมความต้องการแผ่นเวเฟอร์ GaAs เพิ่มสูงขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 1990 และต้นศตวรรษที่ 21 ในความสัมพันธ์กับการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่และเทคโนโลยีพลังงานทดแทน

ไม่น่าแปลกใจที่ในการตอบสนองต่อความต้องการที่เพิ่มขึ้นนี้การผลิตแกลเลียมหลักทั่วโลกระหว่างปี 2543 ถึง 2554 จะเพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัวจากประมาณ 100 เมตริกตันต่อปีเป็นมากกว่า 300 เมตริกตัน

การผลิต:

ปริมาณแกลเลียมเฉลี่ยในเปลือกโลกจะประมาณ 15 ส่วนต่อล้านใกล้เคียงกับลิเทียมและมากกว่าตะกั่ว

โลหะมีการแพร่กระจายอย่างกว้างขวางและมีอยู่ในร่างกายแร่ที่สกัดได้ไม่มากนัก

ถึง 90% ของแกลเลียมที่ผลิตได้ทั้งหมดจะถูกสกัดจากอะลูมิเนียมในระหว่างการกลั่นของอลูมินา (Al2O3) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำหรับอลูมิเนียม แกลเลียมเป็นจำนวนน้อยที่ผลิตเป็นผลพลอยได้จากการสกัดสังกะสีระหว่างการกลั่นแร่ sphalerite

ระหว่างกระบวนการ Bayer ในการกลั่นแร่อลูมิเนียมกับอลูมินาแร่ที่บดแล้วจะถูกล้างด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ร้อน (NaOH) นี้จะแปลงอลูมินากับ aluminate โซเดียมซึ่ง settles ในถังขณะที่โซเดียมไฮดรอกไซด์เหล้าที่ตอนนี้มีแกลเลียมจะถูกเก็บรวบรวมสำหรับการใช้งานใหม่

เนื่องจากแอลกอฮอล์นี้ถูกนำมารีไซเคิลปริมาณแกลเลียมจะเพิ่มขึ้นหลังจากแต่ละรอบจนกระทั่งถึงระดับประมาณ 100-125 หน้าต่อนาที จากนั้นจึงนำส่วนผสมที่ผ่านการสกัดด้วยตัวทำละลายมาใช้เป็นสารแกลเลตโดยใช้สารประกอบ chelating อินทรีย์

ในอ่างอิเล็กโทรไลต์ที่อุณหภูมิ 104-140 องศาฟาเรนไฮต์ (40-60 องศาเซลเซียส) โซเดียมแกลเลทจะเปลี่ยนเป็นแกลเลียมที่ไม่บริสุทธิ์ หลังจากล้างด้วยกรดแล้วสามารถกรองผ่านเซรามิคหรือแผ่นแก้วที่มีรูพรุนเพื่อสร้าง 99. 9-99 โลหะแกลเลียม 99%

99 99% เป็นเกรดของสารตั้งต้นมาตรฐานสำหรับการใช้งาน GaAs แต่การใช้งานใหม่ต้องมีความบริสุทธิ์สูงกว่าที่สามารถทำได้โดยการให้ความร้อนแก่โลหะภายใต้สูญญากาศเพื่อขจัดองค์ประกอบที่ระเหยหรือวิธีการทำให้เป็นรูปแบบทางไฟฟ้าเคมีและการตกผลึกแบบเศษส่วน

ในช่วงสิบปีที่ผ่านมาการผลิตแกลเลียมของโลกส่วนใหญ่ได้ย้ายไปอยู่ที่ประเทศจีนซึ่งขณะนี้มีการใช้แกลเลียมประมาณ 70% ของโลก ประเทศที่ผลิตหลักอื่น ๆ ได้แก่ ยูเครนและคาซัคสถาน

ประมาณ 30% ของการผลิตแกลเลียมประจำปีจะถูกสกัดจากเศษวัสดุรีไซเคิลเช่นแผ่นเวเฟอร์ IC ที่มี GaAsการรีไซเคิลแกลเลียมส่วนใหญ่เกิดขึ้นในญี่ปุ่นอเมริกาเหนือและยุโรป

การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐฯประเมินว่าแกลลอนที่ผ่านการกลั่นได้มีการผลิตออกมาในปีพ. ศ. 2554 <310>

ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดของโลก ได้แก่ Zhuhai Fangyuan, Beijing Jiya Semiconductor Materials และ Recapture Metals Ltd.

มีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนหรือทำโลหะเช่นเหล็กเปราะ ลักษณะนี้พร้อมกับอุณหภูมิหลอมละลายต่ำมากหมายความว่าแกลเลียมมีน้อยในการใช้งานโครงสร้าง

ในรูปแบบโลหะแกลเลียมใช้ในตัวทำละลายและโลหะผสมที่มีส่วนผสมหลอมต่ำเช่นGalinstan® แต่ส่วนใหญ่มักพบในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์

การใช้งานหลักของแกลเลียมสามารถแบ่งได้เป็น 5 กลุ่ม:

1. เซมิคอนดักเตอร์: การบัญชีประมาณ 70% ของการบริโภคแกลเลียมประจำปีแผ่นเวเฟอร์ของ GaAs เป็นหัวใจสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยหลายอย่างเช่นสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์สื่อสารไร้สายอื่น ๆ ที่อาศัยความสามารถในการประหยัดพลังงานและขยายขีดความสามารถของ GaAs ICs

2 ไดโอดเปล่งแสง (Light Emitting Diodes: LEDs): ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2553 ความต้องการแกลเลียมจากเซกเมนต์ LED ได้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเนื่องจากมีการใช้ไฟ LED ความสว่างสูงในหน้าจอแสดงผลแบบจอแบนและโมบาย การเคลื่อนไหวทั่วโลกไปสู่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่มากขึ้นได้นำไปสู่การสนับสนุนจากรัฐบาลในการใช้แสง LED มากกว่าหลอดนีออนและหลอดฟลูออเรสเซนต์

3 พลังงานแสงอาทิตย์: การใช้แกลเลียมในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์มุ่งเน้นไปที่สองเทคโนโลยี:

GaAs concentrator เซลล์แสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มแคลเมี่ยม - อินเดียนแกลเลียม - เซลเลนด์ (CIGS)

เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงทั้งสองเทคโนโลยี ประสบความสำเร็จในการใช้งานเฉพาะด้านโดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการบินและอวกาศและทางทหาร แต่ก็ยังคงเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานในเชิงพาณิชย์เป็นจำนวนมาก

• 4 วัสดุแม่เหล็ก: ความแข็งแรงสูงแม่เหล็กถาวรเป็นส่วนประกอบสำคัญของคอมพิวเตอร์รถยนต์ไฮบริดกังหันลมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอัตโนมัติอื่น ๆ แกลเลียมขนาดเล็กที่ใช้ในแม่เหล็กถาวรบางชนิด ได้แก่ neodymium-iron-boron (NdFeB)
• 5 การใช้งานอื่น ๆ :

โลหะผสมพิเศษและเม็ด

กระจกเงา

ด้วยพลูโตเนียมเป็นตัวกันโลหะนิวเคลียร์

• ตัวเร่งปฏิกิริยาของโลหะผสมนิกเกิล - แมงกานีส - แกลเลียม
• ตัวเร่งปฏิกิริยาปิโตรเลียม
• การประยุกต์ใช้ทางชีวเวชศาสตร์รวมทั้งยา ไนเตรต)
• สารเรืองแสง
• การตรวจหาสารนีวาโน่
• ที่มา:
• Softpedia ประวัติของ LED (ไดโอดเปล่งแสง)
• ที่มา: // เว็บ เก็บ org / web / 20130325193932 / // gadgets Softpedia co.th / ข่าว / ประวัติศาสตร์ของไฟ LED-Light-Emitting Diodes--1487-1401 html

_{Anthony John Downs, (1993), "เคมีอลูมิเนียมแกลเลียมอินเดียมและแทลเลียม" Springer, ISBN 978-0-7514-0103-5}

_{Barratt, Curtis A. "III-V Semiconductors ประวัติความเป็นมาในการใช้งาน RF"}

_{ECS Trans}

_{2009, เล่มที่ 19, ฉบับที่ 3, หน้า 79-84}

_{Schubert, E. Fred ไดโอดเปล่งแสง Rensselaer Polytechnic Institute, New York พฤษภาคม 2546}

_{USGS บทสรุปโภคภัณฑ์แร่: แกลเลียม ที่มา: // แร่ธาตุ USGS gov / แร่ธาตุ / ผับ / สินค้า / แกลเลียม / ดัชนี html รายงาน SM}

_{โลหะโดยผลิตภัณฑ์: ความสัมพันธ์ระหว่างอลูมิเนียม - แกลเลียม}

_{URL: www. ยุทธศาสตร์โลหะ TypePad คอม}