גליום ארסניד

גליום ארסניד (נוסחה כימית: GaAs) הוא חומר מוליך-מחצה, כלומר חומר שמוליך חשמל רק חלקית. הוא שייך למשפחת החומרים ה"III, V", כלומר מורכב משני יסודות מהטורים השלישי (III) והחמישי (V) בטבלה המחזורית: גליום וארסן.

החומר בעל פער אנרגיה ישיר. זאת אומרת שאקטיביות האלקטרונים במוליך-מחצה מאפשרת מעבר ישיר בין רמות אנרגיה והפקת אור ביעילות. פער האנרגיה של GaAs הוא 1.424 אלקטרון-וולט, גבוה יותר מפער הסיליקון (1.12 eV) ומגרמניום (0.66 eV). אפשר לשנות את פער האנרגיה על ידי סגסוג (ערבוב עם יסודות אחרים): הוספת אינדיום מקטינה את הפער, והוספת אלומיניום מגדילה אותו.


תהליך הייצור של GaAs יקר בהשוואה לסיליקון. למרות זאת, התכונה של פער אנרגיה ישיר נותנת לו יתרון בהתקנים אלקטרואופטיים. משתמשים בו בלייזרים, בדיודות פולטות אור (LED), ובתאים סולאריים, שם היכולת לפלוט או לקלוט אור חשובה יותר מהעלות.


ההתקנים הנפוצים מבוססי GaAs הם טרנזיסטורים ביפולריים וה-MES-FET (סוג של טרנזיסטור שטח, field-effect transistor). התקני MOSFET (טרנזיסטורים מסוג metal, oxide, semiconductor), שכיחים בסיליקון, קשים למימוש על GaAs. הקושי נובע מבעיות בהתקנה של שכבת מבודד טובה על גביש GaAs, בעיה שקיימת לא בסיליקון בגלל תחמוצת הסיליקון הנוחה.

כתוצאה מזה, GaAs לא התפתח לתחום ה-VLSI (אינטגרציה ברמת ציוד גדול), ורמת האינטגרציה במעגלים מבוססי GaAs נמוכה בדרך כלל. לפעמים משלבים שבב GaAs לצד שבב סיליקון שמממש פונקציות לוגיות.

בשנים האחרונות יש מאמצים להנדס תחמוצות מתאימות על GaAs ואינדיום-גליום-ארסניד (InGaAs), כדי לאפשר MOSFETs טובים יותר על חומרים אלה על ידי שיפור הממשק בין התחמוצת למוליך-מחצה. בתחילת המאה ה-21 החל שימוש גובר בחומר מורכב אחר, אינדיום-פוספיד (InP). ב-2005 בנו חוקרים התקן משולב של GaAs ו-InP, שיצר טרנזיסטור בעל מהירות העולה על 600 גיגה-הרץ.

גליום ארסניד (GaAs) הוא חומר מוליך-מחצה. מוליך-מחצה זה חומר שמוליך קצת חשמל. החומר מורכב משני יסודות: גליום וארסן.

GaAs מפיק או קולט אור בקלות. זאת בגלל שיש לו פער אנרגיה ישיר (פירוש: אלקטרונים יכולים לעבור ולהוציא אור). הפער שלו גדול יותר מפער הסיליקון ומגרמניום.

משתמשים ב-GaAs בלייזרים, בנורות LED ובהתאים סולאריים. הייצור של החומר יקר יותר מסיליקון. לכן הוא לא מחליף את הסיליקון בכמות גדולה.

יש עליו גם טרנזיסטורים מיוחדים, כמו ה-MES-FET. מדענים ניסו לשפר שכבות מבודדות על GaAs, כדי ליצור טרנזיסטורים כמו בסיליקון. ב-2005 בנו מדענים טרנזיסטור מאוד מהיר עם GaAs ו-InP.