Cloruro de galio (III) CAS 13450-90-3

Cloruro de galio (III), también conocido como cloruro de galio (III), CAS 13450-90-3, Cl3Ga. Es un compuesto inorgánico que normalmente existe en forma sólida de color blanco o amarillo claro. Tiene forma de polvo o cristalino. Tiene moderada solubilidad en agua y libera una gran cantidad de calor. Soluble en disolventes orgánicos como éter y benceno, soluble en amoníaco líquido para formar complejos de amoníaco. La hidrólisis húmeda en el aire genera humo y el gas existe en forma de dímeros a alrededor de 270 grados. Se hidroliza y produce humo cuando está húmedo en el aire. El gas existe en forma dimérica a aproximadamente 270 grados C. El galio trivalente existe en forma de GaO33 GaO2- en soluciones acuosas por encima de pH 6. Tiene buena conductividad y su conductividad está relacionada con la temperatura y la concentración. No tiene magnetismo en estado sólido, pero puede exhibir cierto magnetismo en estado líquido o gaseoso. Como compuesto inorgánico, tiene alta densidad, amplio rango de puntos de fusión, buena conductividad óptica y eléctrica y aplicaciones en múltiples campos. Tiene aplicaciones en múltiples campos, como semiconductores, células solares, láseres, etc. También se utiliza para fabricar otros compuestos de galio, como sales de galio, óxidos de galio, etc.

Cloruro de galio (III)(GaCl3), como compuesto inorgánico, ha demostrado un amplio valor de aplicación en campos como semiconductores, catalizadores, baterías, materiales ópticos, síntesis orgánica y análisis espectroscópicos debido a sus propiedades químicas y físicas únicas. La siguiente es una revisión sistemática de sus usos en seis áreas principales.

Fabricación de semiconductores: la base de nuevos materiales

 

La aplicación en el campo de los semiconductores es uno de sus usos más importantes, especialmente en la fabricación de semiconductores compuestos y dispositivos optoelectrónicos.
1. Precursor de la deposición química de vapor (CVD)
Es el precursor principal para preparar semiconductores compuestos III-V (como nitruro de galio y arseniuro de galio) en la tecnología de deposición química de vapor. Durante el proceso CVD, el cloruro de galio se descompone a altas temperaturas y los átomos de galio se combinan con elementos como el nitrógeno y el arsénico para formar una película semiconductora densa y uniforme sobre el sustrato. Estas películas tienen características como alta movilidad de electrones y alto voltaje de ruptura, y se usan ampliamente en dispositivos electrónicos de alta-, alta-velocidad y alta-potencia, como estaciones base de comunicación 5G, sistemas de radar y equipos de comunicación por satélite.

 

2. material del sustrato LED
Como material de sustrato, proporciona soporte estructural y optimización del rendimiento óptico para chips LED. Su amplia banda prohibida, su alta conductividad térmica y su fuerte resistencia a la radiación hacen que los LED basados ​​en sustratos de cloruro de galio tengan una mayor eficiencia luminosa y una vida útil más larga. Por ejemplo, empresas líderes en LED como Liad han adoptado sustratos de cloruro de galio, mejorando significativamente la eficiencia lumínica y la confiabilidad de sus productos y promoviendo la mejora de la tecnología de iluminación y visualización LED.

 

3. Dopante semiconductor
Puede usarse para dopar materiales semiconductores mediante la introducción de iones de galio para regular las propiedades eléctricas de los semiconductores. Por ejemplo, dopar galio en semiconductores basados ​​en silicio-puede formar semiconductores de tipo P-, que se combinan con semiconductores de tipo N-para formar uniones PN, realizando las funciones de dispositivos electrónicos básicos como diodos y transistores.

Tecnología de baterías: innovadora en almacenamiento de energía

 

La aplicación en el campo de las baterías se centra principalmente en las baterías de cloruro de tionilo de litio (LTC) y las baterías de iones de litio-, mejorando el rendimiento de la batería optimizando el sistema de electrolitos.
1. Sal electrolítica de batería de cloruro de tionilo y litio
En las baterías LTC, como material precursor de la sal electrolítica LiGaCl ₄,cloruro de galio (III) can improve the ion conductivity and chemical stability of the electrolyte. LiGaCl ₄ has a high decomposition voltage (>4V) and a wide electrochemical window, making LTC batteries have high energy density (>500Wh/kg) and long cycle life (>10 años), ampliamente utilizado en comunicaciones militares, aeroespacial y campos de monitoreo remoto.

 

2. Material del electrodo positivo para baterías de iones de litio-
Se puede utilizar como aditivo para materiales de electrodos positivos en baterías-de litio, formando una solución sólida de galio-litio para suprimir la transición de fase y la expansión de volumen de los materiales de los electrodos, y mejorar la estabilidad cíclica y la seguridad de las baterías. Por ejemplo, agregar cloruro de galio al electrodo positivo de óxido de litio y cobalto puede aumentar el número de ciclos de la batería de 500 a más de 1000, al tiempo que reduce el riesgo de fuga térmica.

Materiales ópticos: fusión de transparencia y funcionalidad

 

La aplicación en el campo de la óptica se refleja principalmente en la preparación de vidrio óptico y el embalaje de dispositivos optoelectrónicos, utilizando su alta transmitancia y estabilidad química para optimizar el rendimiento óptico.
1. Fabricación de vidrio óptico
Puede usarse como dopante para vidrio óptico para cambiar el índice de refracción, la dispersión y la transmitancia del vidrio regulando la concentración y distribución de iones de galio. Por ejemplo, dopar cloruro de galio en vidrio de fluoruro puede preparar materiales ópticos de baja pérdida y gran ancho de banda adecuados para la comunicación por fibra óptica, promoviendo el desarrollo de la tecnología de comunicación óptica.

 

2. Embalaje de dispositivos optoelectrónicos
Los materiales de embalaje que se pueden utilizar para dispositivos optoelectrónicos, al formar una densa capa protectora de óxido de galio para aislar el vapor de agua y el oxígeno, extienden la vida útil del dispositivo. Por ejemplo, en el embalaje de células solares, el recubrimiento de cloruro de galio puede reducir la tasa de atenuación de la célula del 5% anual a menos del 1%, mejorando significativamente la eficiencia de conversión de energía.

El método de cloración es un método comúnmente utilizado para sintetizarCloruro de galio (III). Los pasos y las ecuaciones químicas correspondientes de este método se describirán en detalle a continuación.

Ga+Cl₂→ GaCl3

Preparación experimental:
Antes de comenzar el experimento, es necesario preparar los materiales y equipos experimentales necesarios. Asegúrese de que todos los materiales y equipos estén en un estado seco y limpio.
(1) Polvo de galio: elija polvo de galio de alta-pureza, guárdelo en un lugar seco y asegúrese de que no esté contaminado antes de usarlo. Pese con precisión la masa requerida de polvo de galio utilizando una balanza electrónica.
(2) Cloro gaseoso: utilice cloro gaseoso de alta-pureza para garantizar la precisión de la reacción y la pureza del producto. Asegúrese de que el cloro gaseoso se mantenga seco durante el almacenamiento y uso. Utilice cilindros de gas o tuberías de gas para introducir cloro gaseoso en el aparato experimental.
Equipo de calefacción: seleccione el equipo de calefacción adecuado, como una camisa calefactora eléctrica o un horno de alta-temperatura, para controlar la temperatura de la reacción. Precalentar el equipo de calefacción a la temperatura deseada.
(3) Equipo de secado: Utilice desecantes o secadores para asegurar la sequedad del ambiente experimental y evitar la influencia de la humedad en la reacción. Coloque el desecante o secador cerca del dispositivo experimental para mantener un ambiente experimental seco.
(4) Equipo experimental: Prepare vasos de precipitados, mezcladores, goteros y otros equipos experimentales para asegurarse de que estén limpios y en buenas condiciones de funcionamiento. Limpie el equipo experimental con detergente y enjuague bien con agua desionizada.

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