L’oxyde de gallium() est un composé chimique de formule . Il s'agit d'un solide blanc ou incolore cristallisé selon plusieurs structures polymorphes. La plus stable est le , cristallisé dans le système monoclinique selon le groupe d'espace () avec pour paramètres , , , et . Il existe également une forme trigonale (, ) semblable au corindon () stable à plus haute pression avec pour paramètres , et .
Synthèse et polymorphes
L'oxyde de gallium(III) peut être obtenu en déshydratant l'hydroxyde de gallium(III) à A. F. Holleman, E. Wiberg et N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, , Walter de Gruyter, Berlin, 2007, . : 2 + 3 ↑.
Il est également possible de procéder par décomposition du nitrate de gallium à . Ces deux voies donnent des polymorphes différents, qui finissent par redonner la forme plus stable à température plus élevée.
Les cinq polymorphes connus de l'oxyde de gallium() sont les suivants : — Stable à haute pression, il peut être obtenu en chauffant le sous à . Il a une structure de type corindon(). L'hydrate peut être préparé en décomposant l'hydroxyde de gallium précipité à . Il est possible d'épitaxier des couches minces d' sur des substrats de saphir orientés selon leur plan c (0001), leur plan m (10-10) ou leur plan a (11-20). — Stable dans les conditions normales de température et de pression, il peut être déposé par hétéroépitaxie sous forme de couches minces sur des substrats tels que le saphir, le GaN, le SiC et le Si, ainsi que par homoépitaxie. On a par exemple réalisé l'ALD sur des substrats de saphir à des températures comprises entre .. Des films de de haute qualité ont également été produits par , et . La technique HVPE est préférée pour les dispositifs à semiconducteurs de puissance verticaux en raison de son taux de croissance rapide.. Les couches épitaxiales de déposées par MOCVD présentent une meilleure mobilité électronique et une moindre concentration résiduelle de porteurs que celles obtenues par d'autres techniques de croissance de couches minces... — De structure spinelle altérée. semblable à celle du Norman N. Greenwood et Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, , Butterworth-Heinemann, 1997, . , il est obtenu par chauffage rapide du gel d'hydroxyde à une température de . Une forme plus cristalline de ce polymorphe peut être préparée directement à partir de gallium métallique par .. — De structure cubique centrée.., il est obtenu en chauffant le à .. — De structure orthorhombique observée par cristallographie aux rayons X comme un empilement compact., il est obtenu en chauffant à . Des couches minces d' peuvent être déposées par à l'aide de triméthylgallium et d'eau sur des substrats de saphir à des températures comprises entre ..
Réactions
L'oxyde de gallium() est amphotère Darrell D. Ebbing et Steven D. Gammon, General Chemistry, , 2010. . Il réagit avec les oxydes de métaux alcalins à haute température pour former, par exemple, , et avec les oxydes de Mg, Zn, Co, Ni, Cu pour former des spinelles, comme Anthony John Downs, Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium, Blackie academic and professional, 1993. . Il se dissout dans une base forte pour former une solution de l'ion gallate .
Avec l'acide chlorhydrique HCl, il forme du trichlorure de gallium J. J. Zuckerman et A. P. Hagen, Inorganic Reactions and Methods, the Formation of Bonds to Halogens, , 2009, Wiley-VCH Verlag GmbH. : + 6 HCl ⟶ 2 + 3 .
Il peut être réduit en oxyde de gallium(I) par l'hydrogène . ou par réaction avec le gallium métallique N. N. Greenwood, H. J. Emeleus et A. G. Sharpe, « The chemistry of Gallium », Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, , Elsevier, Academic Press, 1963. : + 2 ⟶ + 2 ; + 4 Ga ⟶ 3 .
Propriétés et applications
est un semi-conducteur ayant une largeur de bande interdite de susceptible de présenter un intérêt en électronique de puissance., pour certaines applications optoélectroniques telles que les photodétecteurs., comme matériau phosphorescent., pour des détecteurs de gaz. ou pour des radars plus compacts et plus puissants. Il présente une conductivité thermique et une mobilité électronique inférieures d'un ordre de grandeur par rapport à celles du nitrure de gallium GaN et du carbure de silicium SiC, mais il pourrait être économiquement bien plus rentable car c'est le seul semiconducteur à large bande interdite susceptible d'être produit simplement à partir de la phase liquide.. (procédé de Czochralski.). Il est réputé être résistant aux rayonnements ionisants, ce qui le rend également intéressant pour les applications militaires et spatiales...
Notes et références
gallium Catégorie:Composé III-VI