Arseniuro di gallio: sintesi, usi

L’arseniuro di gallio è una specie inorganica con formula GaAs appartenente alla categoria di composti detti composti III-V in quanto il gallio appartiene al 13 Gruppo e l’arsenico al 15 Gruppo. L’arseniuro di gallio si presenta sotto forma di cristalli grigio scuro con una lucentezza blu-verdastra metallizzata.

L’arseniuro di gallio è utilizzato nei dispositivi elettronici ad altissima velocità e nei dispositivi emettitori di luce.  I circuiti GaAs, infatti,  funzionano ad alte frequenze e il  potere di amplificazione del segnale ha reso possibile un mondo connesso da telefoni cellulari di piccole dimensioni.

Già dagli anni ’70 la Defense Advanced Research Projects Agency  finanziò la ricerca su questo composto. Questa è un’agenzia governativa del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie per uso militare. Negli anni ’80 dello scorso secolo si ottenne la miniaturizzazione dei ricevitori GPS

Sintesi dell’arseniuro di gallio

Uno dei metodi più utilizzati, specialmente in passato, consiste nel far reagire a circa 700°C un gallio trialchile come il trimetilgallio con arsina secondo una deposizione chimica da vapore:
(CH₃)₃Ga + AsH₃ → GaAs + 3 CH₄

Sono poi state utilizzate altri metodi sintetici per evitare l’uso dell’arsina come la reazione tra gallio allo stato di vapore e cloruro di arsenico (III):
2 Ga + 2 AsCl₃ → 2 GaAs +3 Cl₂

Usi

L’arseniuro di gallio è caratterizzato da una elevata mobilità di portatori di carica e da una banda di energia proibita diretta a temperatura ambiente o un gap di energia che separa la banda di conduzione  dalla banda di valenza di 1.424  eV . Ciò implica che può essere utilizzato per emettere luce in modo efficiente.

È un semiconduttore ed è comunemente usato per produrre dispositivi come diodi emettitori di infrarossi, diodi laser, circuiti integrati a frequenze di microonde e celle fotovoltaiche.

E’ usato nelle celle solari presentando una  maggiore mobilità degli elettroni rispetto a quelle al silicio, buone proprietà di resistenza al calore, può essere utilizzato per assorbire ed emettere luce in modo efficiente , il che è fondamentale nelle applicazioni delle celle solari