Chlorure de gallium (III) CAS 13450-90-3

Chlorure de gallium(III), également connu sous le nom de chlorure de gallium (III), CAS 13450-90-3, Cl3Ga. Il s’agit d’un composé inorganique qui existe généralement sous forme solide de couleur blanche ou jaune clair. Il se présente sous forme de poudre ou de cristal. Il est modérément soluble dans l’eau et dégage une grande quantité de chaleur. Soluble dans les solvants organiques tels que l'éther et le benzène, soluble dans l'ammoniac liquide pour former des complexes d'ammoniac. L'hydrolyse humide dans l'air conduit à de la fumée et le gaz existe sous forme de dimères à environ 270 degrés. Hydrolyse et produit de la fumée lorsqu'il est humide dans l'air. Le gaz existe sous forme dimère à environ 270 degrés C. Le gallium trivalent existe sous forme de GaO33 GaO2- dans des solutions aqueuses au-dessus de pH 6. Il a une bonne conductivité et sa conductivité est liée à la température et à la concentration. Il ne possède pas de magnétisme à l’état solide, mais peut présenter un certain magnétisme à l’état liquide ou gazeux. En tant que composé inorganique, il présente une densité élevée, une large plage de points de fusion, une bonne conductivité optique et électrique et des applications dans de multiples domaines. Il a des applications dans de multiples domaines, tels que les semi-conducteurs, les cellules solaires, les lasers, etc. Il est également utilisé pour fabriquer d'autres composés du gallium, tels que les sels de gallium, les oxydes de gallium, etc.

Chlorure de gallium(III)(GaCl3), en tant que composé inorganique, a montré de nombreuses applications dans des domaines tels que les semi-conducteurs, les catalyseurs, les batteries, les matériaux optiques, la synthèse organique et l'analyse spectroscopique en raison de ses propriétés chimiques et physiques uniques. Ce qui suit est une revue systématique de ses utilisations dans six domaines principaux.

Fabrication de semi-conducteurs : la base des nouveaux matériaux

 

L'application dans le domaine des semi-conducteurs est l'une de ses utilisations les plus importantes, notamment dans la fabrication de semi-conducteurs composés et de dispositifs optoélectroniques.
1. Précurseur du dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
Il s'agit du précurseur principal pour la préparation de semi-conducteurs composés III-V (tels que le nitrure de gallium et l'arséniure de gallium) dans la technologie de dépôt chimique en phase vapeur. Au cours du processus CVD, le chlorure de gallium se décompose à haute température et les atomes de gallium se combinent avec des éléments tels que l'azote et l'arsenic pour former un film semi-conducteur uniforme et dense sur le substrat. Ces films présentent des caractéristiques telles qu'une mobilité électronique élevée et une tension de claquage élevée, et sont largement utilisés dans les appareils électroniques à haute -fréquence, -vitesse et haute-puissance, tels que les stations de base de communication 5G, les systèmes radar et les équipements de communication par satellite.

 

2. Matériau du substrat LED
En tant que matériau de substrat, il fournit un support structurel et une optimisation des performances optiques pour les puces LED. Sa large bande interdite, sa conductivité thermique élevée et sa forte résistance aux rayonnements confèrent aux LED à base de substrats de chlorure de gallium une efficacité lumineuse plus élevée et une durée de vie plus longue. Par exemple, des sociétés leaders en matière de LED telles que Liad ont adopté des substrats en chlorure de gallium, améliorant considérablement l'efficacité lumineuse et la fiabilité de leurs produits et favorisant la mise à niveau de la technologie d'éclairage et d'affichage LED.

 

3. Dopant semi-conducteur
Peut être utilisé pour doper des matériaux semi-conducteurs en introduisant des ions gallium pour réguler les propriétés électriques des semi-conducteurs. Par exemple, le dopage du gallium dans des semi-conducteurs à base de silicium- peut former des semi-conducteurs de type P-, qui se combinent avec des semi-conducteurs de type N- pour former des jonctions PN, réalisant les fonctions des dispositifs électroniques de base tels que les diodes et les transistors.

Technologie des batteries : innovatrice en matière de stockage d’énergie

 

L'application dans le domaine des batteries se concentre principalement sur les batteries au lithium-chlorure de thionyle (LTC) et les batteries au lithium-ion, améliorant les performances de la batterie en optimisant le système électrolytique.
1. Sel d'électrolyte de batterie au chlorure de thionyle au lithium
Dans les batteries LTC, en tant que matériau précurseur du sel électrolytique LiGaCl₄,chlorure de gallium(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 ans), largement utilisé dans les domaines des communications militaires, de l'aérospatiale et de la surveillance à distance.

 

2. Matériau d'électrode positive pour batteries lithium-ion
Il peut être utilisé comme additif pour les matériaux d'électrode positive dans les batteries lithium-ion, en formant une solution solide de gallium lithium pour supprimer la transition de phase et l'expansion volumique des matériaux d'électrode, et améliorer la stabilité du cyclage et la sécurité des batteries. Par exemple, l’ajout de chlorure de gallium à l’électrode positive de l’oxyde de lithium et de cobalt peut augmenter le nombre de cycles de batterie de 500 à plus de 1 000, tout en réduisant le risque d’emballement thermique.

Matériaux optiques : fusion de transparence et de fonctionnalité

 

L'application dans le domaine de l'optique se reflète principalement dans la préparation du verre optique et le conditionnement de dispositifs optoélectroniques, utilisant sa transmission élevée et sa stabilité chimique pour optimiser les performances optiques.
1. Fabrication de verre optique
Il peut être utilisé comme dopant pour le verre optique pour modifier l'indice de réfraction, la dispersion et la transmission du verre en régulant la concentration et la distribution des ions galium. Par exemple, le dopage du chlorure de galium dans du verre fluoré peut préparer des matériaux optiques à faible perte et à bande passante élevée adaptés à la communication par fibre optique, favorisant ainsi le développement de la technologie de communication optique.

 

2. Emballage des dispositifs optoélectroniques
Les matériaux d'emballage pouvant être utilisés pour les dispositifs optoélectroniques, en formant une couche protectrice dense d'oxyde de galium pour isoler la vapeur d'eau et l'oxygène, prolongent la durée de vie du dispositif. Par exemple, dans les emballages de cellules solaires, le revêtement en chlorure de galium peut réduire le taux d'atténuation de la cellule de 5 % par an à moins de 1 %, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de la conversion d'énergie.

La méthode de chloration est une méthode couramment utilisée pour synthétiserChlorure de gallium(III). Les étapes et les équations chimiques correspondantes de cette méthode seront décrites en détail ci-dessous.

Ga + Cl₂→ GaCl3

Préparation expérimentale :
Avant de commencer l’expérience, il est nécessaire de préparer le matériel et l’équipement expérimental nécessaires. Assurez-vous que tous les matériaux et équipements sont dans un état sec et propre.
(1) Poudre de galium : choisissez de la poudre de galium de haute-pureté, conservez-la dans un endroit sec et assurez-vous qu'elle n'est pas contaminée avant utilisation. Pesez avec précision la masse requise de poudre de galium à l’aide d’une balance électronique.
(2) Chlore gazeux : utilisez du chlore gazeux de haute-pureté pour garantir l'exactitude de la réaction et la pureté du produit. Assurez-vous que le chlore gazeux reste sec pendant le stockage et l’utilisation. Utilisez des bouteilles de gaz ou des gazoducs pour introduire du chlore gazeux dans l’appareil expérimental.
Équipement de chauffage : sélectionnez un équipement de chauffage approprié, tel qu'une enveloppe chauffante électrique ou un four à haute température-, pour contrôler la température de la réaction. Préchauffer l'équipement de chauffage à la température souhaitée.
(3) Équipement de séchage : utilisez des dessicants ou des séchoirs pour assurer la sécheresse de l'environnement expérimental et éviter l'influence de l'humidité sur la réaction. Placez le dessicant ou le séchoir à proximité du dispositif expérimental pour maintenir un environnement expérimental sec.
(4) Équipement expérimental : préparer les béchers, mélangeurs, compte-gouttes et autres équipements expérimentaux pour garantir qu'ils sont propres et en bon état de fonctionnement. Nettoyer l'équipement expérimental avec un détergent et rincer abondamment à l'eau déminéralisée.

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