ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO ESPE

TEMA:

ARSENIURO DE GALIO.

OBEJETIVO GENERAL:

Conocer los usos y aplicaciones del arseniuro de galio.

OBEJETIVO ESPECIFICOS:

Investigar los componentes y funcionamiento del arseniuro de galio. Conocer las diferentes aplicaciones del arseniuro de galio. Comparar los beneficios y desventajas respecto a otros materiales.

MARCO TEORICO:

ARSENIURO DE GALIO

El Arseniuro de galio (GaAs) es un compuesto de galio y arsénico. Es un importante semiconductor y se usa para fabricar dispositivos como circuitos integrados a frecuencias de microondas, diodos de emisión infrarroja, diodos láser y células fotovoltaicas.

ACERCA DEL ARSENIURO DE GALIO

El compuesto arseniuro de Galio (GaAs) se emplea como semiconductor (con los elementos de los grupos II, IV o VII de la Tabla Periódica) o como semiaislante. Componentes hechos de arseniuro de galio se encienden diez veces más rápido que aquellos de silicio, no sufren tan a menudo daños transmitiendo señales analógicas y no necesitan mucha energía. Por estas cualidades el arseniuro de galio tiene una amplia aplicación en la industria de las telecomunicaciones. Su principal aplicación es en la construcción de circuitos impresos y dispositivos optoelectrónicos(es el nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos) en teléfonos celulares y móviles para la transmisión de señales. Además el arseniuro de galio se emplea para transmitir información por fibra óptica a través de láseres para tratamiento superficial (VCSEL) o para suministrar energía mediante los paneles solares con células fotovoltaicas de los satélites.

UN GRAN DESCUBRIMIENTO

Los investigadores examinaron el movimiento ultrarrápido de los electrones en un cristal, arseniuro de galio, expuesto por corto tiempo a un campo eléctrico de gran intensidad. Este experimento, conceptualmente nuevo, mostro por primera vez un movimiento oscilatorio colectivo, de los electrones con frecuencia muy alta, que además se añade, al conocido movimiento de deriva de estas partículas. Este efecto descubierto está desarrollando una importante miniaturización en los dispositivos electrónicos .

COMO FUNCIONA

El arseniuro de galio (GaAs) es uno de los materiales más importantes para los semiconductores optoelectrónicos, es un compuesto de galio y arsénico. Se usa para fabricar dispositivos como circuitos integrados a frecuencias de microondas, diodos de emisión infrarroja, diodos láser y células fotovoltaicas. Un cristal de GaAs consta de una red de átomos de galio y arsénico, en la que los átomos de galio portan una pequeña carga positiva y los átomos de arsénico una pequeña carga eléctrica negativa .

Un movimiento lento de electrones a través del cristal causa en sus alrededores una distorsión en la red cristalina. La carga eléctrica negativa de electrones repele a los átomos cargados negativamente y atrae a los átomos cargados positivamente .

Esto provoca oscilaciones de los átomos en torno a su posición de equilibrio: desarrollando vibraciones de red, llamadas fotones. Mediante la generación de vibraciones de red, los electrones pierden energía y, por tanto, se ralentizan. Esta desaceleración no es otra cosa que la resistencia eléctrica. La deriva de los electrones se da con velocidad constante a través de la red. Esta descripción física es la base de la tan conocida ley de la resistencia eléctrica, la ley de Ohm.

Ahora una situación completamente nueva se plantea si los electrones experimentan una pre-salida, es decir, si son acelerados por un campo eléctrico muy elevado, más rápido que el tiempo de respuesta de los átomos en sus alrededores.

El movimiento de los electrones causado por este elevado campo eléctrico se

observa con pulsos ultracortos de luz en la región infrarroja del espectro. En contraste con el movimiento de deriva con velocidad constante observado para los pequeños campos eléctricos, para grandes campos, la velocidad de los electrones acelerados cambia en periodos entre valores alto y bajo.

La frecuencia de estas oscilaciones de velocidad se corresponde exactamente con la frecuencia más alta con la que los átomos pueden vibrar, la frecuencia de los denominados fotones longitudinales ópticos. .

ESTRUCTURA:

Arseniuro de galio

General

Nombre Arseniuro de galio

Fórmula química GaAs

Masa molar 144.645 g/mol

AparienciaCristales cúbicos grises

Número CAS Plantilla:CASREF

Propiedades

Densidad y estado 5.3176 g/cm³, sólido.

Solubilidad en agua < 0.1 g/100 ml (20°C)

Punto de fusión 1238°C (1511 K)

Punto de ebullición  ?°C (? K)

Propiedades electrónicas

Ancho de banda prohibida a 300 K1.424 eV

Masa efectiva del electrón 0.067 me

Masa efectiva Light hole 0.082 me

Masa efectiva Heavy hole 0.45 me

Movilidad del electrón a 300 K 9200 cm²/(V·s)

Movilidad del hueco a 300 K 400 cm²/(V·s)

APLICACIONES

SEMICONDUCTORES

En la industria de semiconductores se utiliza ante todo la composición de AlGaAs/GaAs (arseniuro de galio y aluminio / arseniuro de galio) para producción de heteroestructuras semiconductoras. Actualmente surgen muchos problemas por la eliminación de los tóxicos del arsenio.

Absorción de energía luminosa

El arseniuro de Galio dispone una estructura semejante a la del silicio pero alternando átomos de galio y arsénico. Este tipo de estructura consigue una gran absorción con solo una fina capa de material. Las células de este tipo de material tienen unas características de absorción mas optimas incluso que el silicio para absorber la energía de la radiación solar. Presenta también una fuerte resistencia a la degradación de sus características frente a las temperaturas extremas. La problemática que le impide liderar el mercado es su proceso de fabricación, aun no suficientemente desarrollado y por tanto, con unos costes muy elevados; a su vez los materiales con los que se fabrica (As,Ga) no son muy abundantes. Estas placas, pues, son empleadas, cuando los requerimientos de rendimiento están por encima de los costes, como por ejemplo en el campo aeroespacial.

La absorción de luz en materiales semiconductores únicamente puede ocurrir con niveles de energía iguales, o mayores a, la brecha de energía

EN LA OPTOELECTRONICA

El arseniuro de galio se utiliza en optoelectrónica en una variedad de aplicaciones de infrarrojos. El Arseniuro de galio se utiliza en diodos láser infrarrojo de alta potencia. Como un componente de semiconductores de indio nitruro de galio y nitruro de galio, se utiliza galio para producir dispositivos optoelectrónicos violeta, principalmente diodos láser y diodos emisores de luz azul.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

El arseniuro de galio, que actualmente ya se utiliza para entablar comunicaciones a través de fibra óptica y tecnologías de radar, consigue cantidades asombrosas de electricidad. Con el silicio existe el problema de que la reducción a escala manométrica produce una limitación de la cantidad de corriente que se puede producir.

CONCLUSIONES:

Comparándolo con el silicio tiene una mayor capacidad de absorción como semiconductor pero se encuentra en el planeta en menor cantidad.

Es costoso debido a su dificultad de producción. Aunque sea más caro las necesidades tecnológicas harán que este,

cobre más fuerza por sus beneficios.

BIBLIOGRAFIA:

http://es.wikipedia.org/wiki/Arseniuro_de_galio http://www.investigacionyciencia.es/investigacion-y-ciencia/numeros/

1990/4/avances-en-semiconductores-de-arseniuro-de-galio-2960 http://www.siliconweek.es/noticias/un-diminuto-transitor-de-arseniuro-de-

indio-y-galio-pone-en-jaque-al-silicio-30564 http://www.energiasolarok.com/2010/05/arseniuro-de-galio-una-nueva-

direccion.html

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