磷化鎵簡(jiǎn)稱Gap，是由元素鎵(Ga)與元素磷(P)合成的Ⅲ—Ⅴ族化合物半導(dǎo)體，常溫下其純度較高的為橙紅色透明固體，磷化鎵是制作半導(dǎo)體可見發(fā)光器件的重要材料，主要用作制造整流器，晶體管、光導(dǎo)管、激光二極管和致冷元件等。
磷化鎵和砷化鎵是具有電致發(fā)光性能的半導(dǎo)體，是繼鍺和硅之后的所謂第三代半導(dǎo)體。砷化鎵發(fā)光二極管量子效率高、器件結(jié)構(gòu)精巧簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大、使用壽命長(zhǎng)，可應(yīng)用于“光電話”。與砷化鎵不同，磷化鎵是一種間接帶隙材料。當(dāng)引入能形成等電子陷阱的雜質(zhì)后，其發(fā)光效率會(huì)大大提高，并且能根據(jù)引入雜質(zhì)的不同而發(fā)出不同顏色的光來。例如在磷化鎵中摻入氮?jiǎng)t發(fā)綠光，摻入鋅-氧對(duì)則發(fā)紅光，因此磷化鎵是制作可見光發(fā)光二極管和數(shù)碼管等光電顯示器件的重要材料，此外還可用來制作光電倍增管、光電存儲(chǔ)器、高溫開關(guān)等器件。
磷化鎵的熔點(diǎn)為1467℃，由于含有易揮發(fā)的磷，在熔點(diǎn)溫度時(shí)，磷化鎵的離解壓高達(dá)35個(gè)大氣壓，因此必須在高壓容器內(nèi)進(jìn)行合成和晶體生長(zhǎng)。 從高溫熔體中拉制的磷化鎵晶體常含有較多的鎵、磷空位等缺陷，它們?cè)诶鋮s時(shí)可因過飽和而凝聚成微缺陷，從而影響器件的發(fā)光效率。為減少這些缺陷，可采用溶質(zhì)合成擴(kuò)散法進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)速度慢、不易得到大晶體。目前器件制作中大多使用外延生長(zhǎng)的磷化鎵薄膜，而體單晶只用來作襯底材料。
工業(yè)上使用溶質(zhì)擴(kuò)散法制備磷化鎵，即將鎵和磷形成溫度梯度進(jìn)行擴(kuò)散或氫氧化鎵和飽和磷蒸氣在氫氣流中反應(yīng)得到磷化鎵。
以上信息由Chemicalbook的彤彤編輯整理。1968年英國皇家雷達(dá)公司的勃茲(S.J.Bass)等人首次報(bào)道了用高壓液封直拉法生長(zhǎng)制備磷化鎵(簡(jiǎn)稱GaP)單晶。從此，LEC法成為制備GaP單晶的惟一方法，現(xiàn)已發(fā)展到批量生產(chǎn)規(guī)模，全世界年產(chǎn)量約25t，其基本工藝過程是：在高壓合成爐中把高純(6N以上)元素鎵和磷合成GaP多晶，再把多晶料經(jīng)清潔處理后裝入高壓?jiǎn)尉t中拉制單晶，其生長(zhǎng)參數(shù)為：爐室壓強(qiáng)5～6MPa，拉速≈10mm/h。目前國內(nèi)外所用GaP單晶襯底片規(guī)格為：n型摻雜劑硫、硅，直徑約50mm，晶向〈111〉或〈100〉，n=(2～8)×1017/cm3，μn約100cm2/(V·s)，EPD≤4×105/cm2，厚度約300μm。GaP襯底上通過液相外延或氣相外延法生長(zhǎng)GaP或GaAsP的p-n結(jié)，用于制備可見光發(fā)光二極管(LED)。目前大量生產(chǎn)的紅、綠色LED所用的外延片主要用液相外延(LPE)技術(shù)制備。其生長(zhǎng)方式大多采用冷卻法(降溫法)，操作工藝則有滑動(dòng)舟法、浸漬法、雙箱法等，設(shè)備容量一般為20～50片/次，采用垂直襯底架則可達(dá)200片/次，黃、橙色LED亦可用氣相外延(VPE)技術(shù)制備p-n結(jié)，所用襯底片直徑一般為50mm。
知識(shí)來源：中國冶金百科全書總編輯委員會(huì)《金屬材料卷》編輯委員會(huì)自1952年德國科學(xué)家韋爾克(H.Walker)提出Ⅲ-Ⅴ族化合物具有半導(dǎo)體性質(zhì)以后，人們就著手對(duì)包括GaP在內(nèi)的Ⅲ-Ⅴ族化合物進(jìn)行單晶制備和性能研究。由于GaP在熔點(diǎn)時(shí)離解壓高，在1968年以前只能用溶液生長(zhǎng)法生長(zhǎng)小尺寸多晶體。
目前磷化鎵(簡(jiǎn)稱Gap)大量用于制備發(fā)光二極管(LED)，該器件是目前生產(chǎn)量最大的化合物半導(dǎo)體器件。磷化鎵的能帶結(jié)構(gòu)雖為間接躍遷型，帶間復(fù)合幾率很小，但利用等電子陷阱所形成的束縛激子復(fù)合可獲得相當(dāng)高的發(fā)光效率，例如GaP中摻氮，氮在晶格中占磷位，氮、磷同屬Ⅴ族元素是等電性的，但氮原子外層電子比磷原子少8個(gè)，這樣，晶格中磷位上的氮原子對(duì)電子的親和力比磷原子大，而且易于俘獲電子，然后由于庫侖力作用再俘獲空穴而形成所謂“束縛激子”，這就是等價(jià)電子所形成的等電子陷阱，它復(fù)合時(shí)可產(chǎn)生有效的近帶隙復(fù)合輻射。當(dāng)摻氮濃度為≈1019/cm3時(shí)，氮是綠色發(fā)光中心，如摻氮濃度再高(>1019/cm3)，會(huì)在晶格中形成N-N對(duì)，N-N對(duì)所形成的激子復(fù)合時(shí)發(fā)射黃光在GaP中摻入Zn-O對(duì)，Zn-O對(duì)替代GaP分子形成等價(jià)分子，亦可成為等電子陷阱，所形成的束縛激子發(fā)紅光。在GaP襯底上生長(zhǎng)適當(dāng)組分的GaAsP( 一般用VPE法生長(zhǎng))并同時(shí)摻入 一定濃度的氮或Zn-O對(duì)，也可發(fā)射紅，橙，黃色光。磷化鎵單晶是制備紅，綠，黃，橙四色可見光LED的主要襯底材料。橙色透明的晶體。熔點(diǎn)1477℃。相對(duì)密度4.13。其離解壓為3.5±1MPa。難溶于稀、濃鹽酸、硝酸。是半導(dǎo)體。用于太陽能電池轉(zhuǎn)換率高的InGaAsP/InP等半導(dǎo)體中。
發(fā)光二極管大量用于控制燈、顯示儀表或面發(fā)光元件等，發(fā)光二極管所用磷化物半導(dǎo)體有GaP、GaAsP等。紅色發(fā)光二極管使用GaP或GaAsP等。黃、橙色發(fā)光二極管以GaAsP為主體。目前主要用高壓?jiǎn)尉t液體密封技術(shù)和外延方法制備磷化鎵晶體。
液體密封直拉法采用高壓?jiǎn)尉t，將多晶磷化鎵加入單晶爐的合金石英坩堝中，再經(jīng)抽真空、熔化，在充以5.5 Mpa氬氣壓下，用三氧化二硼液封拉晶。因磷化鎵分解壓力很大，在典型生長(zhǎng)條件下，有一定量的磷溢出并與三氧化二硼作用，使三氧化二硼透明性變差，并有部分冷凝在觀察孔上妨礙觀察，為此可用X射線掃描及稱量法等來控制晶體直徑，制得磷化鎵單晶成品。
合成溶質(zhì)擴(kuò)散法(SSD法)將鎵放入石英坩堝中，鎵源溫度在1100～1150℃之間，坩堝底部放磷化鎵籽晶處溫度為1000～1050℃，磷源溫度為420℃，這時(shí)產(chǎn)生約0.1 Mpa磷蒸氣壓，在1150℃磷化鎵的離解壓為0.67Pa，所以在0.1 Mpa磷蒸氣壓下，磷化鎵可以穩(wěn)定生長(zhǎng)。開始時(shí)，磷蒸氣與處在高溫的鎵表面反應(yīng)生成磷化鎵膜。此磷化鎵溶于下面的鎵液中并向坩堝底部擴(kuò)散，由于坩堝底部溫度較低，當(dāng)磷化鎵超過溶解度時(shí)，就會(huì)析出晶體，如磷源足夠，最后會(huì)將鎵液全部變成磷化鎵晶體。
磷化鎵外延生長(zhǎng)用上述方法制備的單晶主要用來作襯底。用液、氣相外延方法能用來制備薄膜單晶。
磷化鎵液相外延方法主要有浸漬法、轉(zhuǎn)動(dòng)法和滑動(dòng)舟法。目前采用較多的是滑動(dòng)舟法。氣相外延主要有：Ga-PCI3-H2；GaHCl-PH3-H2；GaP-H2O(HCl)-H2系統(tǒng)和MOCVD法(金屬有機(jī)熱分解氣相生長(zhǎng)法)。
最近采用InP與InP；aAsP多層結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體開發(fā)了具有光增幅、光演算、光記憶等功能的元件。有毒物品低毒口服-小鼠LD50: 8000 毫克/公斤高熱產(chǎn)生有毒磷氧化物煙霧庫房通風(fēng)低溫干燥干粉、泡沫、砂土、二氧化碳, 霧狀水