Propiedades y aplicaciones del gaas

. Introducción a la ciencia e ingeniería de materiales. Estructura interna de los materiales. *- Actividad 1. El GaAs es un material de uso electrónico. Describa el material, sus propiedades más relevantes y sus aplicaciones industriales. ¿Qué otro materiales similares cumplen las mismas funciones? ¿Qué es el GAas? El arseniuro de galio (GaAs) es uno de los materiales más importantes para lossemiconductores optoelectrónicos, es un compuesto de galio y arsénico. Se usa para fabricar dispositivos como circuitos integrados a frecuencias de microondas, diodos de emisión infrarroja, diodos láser y células fotovoltaicas. Un cristal de GaAs consta de una red de átomos de galio y arsénico, en la que los átomos de galio portan una pequeña carga positiva y los átomos de arsénico una pequeña cargaeléctrica negativa. El arseniuro de galio ha incorporandose a los mercados comerciales desde que su tecnología se inició para el campo militar y aeroespacial. Pertenece a los materiales semiconductores del grupo de elementos AIII-BV de la tabla periódica. La anchura de la banda prohibida es mayor que en el silicio o el germanio. La movilidad de los electrones es también mayor que en el silicio oel germanio, y la de los huecos es similar a los del silicio. Para impurificarlo tipo p se utilizan materiales como el zinc, el cadmio o el cobre ya que introducen niveles permitidos en el intervalo de 0.08 a 0.37 eV por encima de la banda de valencia del GaAs. Son materiales donadores el azufre, el selenio, el teluro y los elementos del grupo IV de la tabla periódica, en pequeña concentración, sisustituyen átomos de galio. El GaAs se utiliza para células fotoeléctricas, diodos de efecto túnel, láseres semiconductores y transistores MESFET.

Los dispositivos fabricados con GaAs pueden trabajar a temperaturas de hasta 450ºC. A pesar de estas ventajas, su tecnología plantea algunas dificultades, comparada con la del silicio. Por ejemplo, a diferencia del silicio, no existe un óxido naturalque actúe como máscara para producir elementos simples del estilo de la lógica MOS. El GaAs tiene varias topologías de circuitos y tipos de dispositivos. La más dominante y disponible comercialmente es la lógica FET acoplada directamente DCFL (Direct Coupled FET Logic), aunque también se dispone de la lógica BFL (Buffered FET Logic) y la lógica SDFL (Schottky Diode FET Logic).

¿Qué ventajaspresenta con respecto a otros semiconductores?

La masa efectiva de la carga eléctrica del GaAs tipo N dopado es menor que en el silicio del mismo tipo, por lo que los electrones en GaAs se aceleran a mayores velocidades, tardando menos en cruzar el canal del transistor. Esto es muy útil en altas frecuencias, ya que se alcanzará una frecuencia máxima de operación mayor. Componentes hechos dearseniuro de galio se encienden diez veces más rápido que aquellos de silicio, no sufren tan a menudo daños transmitiendo señales analógicas y no necesitan mucha energía. Por estas cualidades el arseniuro de galio tiene una amplia aplicación en la industria de las telecomunicaciones. Su principal aplicación es en la construcción de circuitos impresos y dispositivos optoelectrónicos en teléfonoscelulares y móviles para la transmisión de señales. Además el arseniuro de galio se emplea para transmitir información por fibra óptica a través de láseres para tratamiento superficial (VCSEL) o para suministrar energía mediante los paneles solares con células fotovoltaicas de los satélites. En la industria de semiconductores se utiliza ante todo la composición de AlGaAs/GaAs (arseniuro de galio yaluminio / arseniuro de galio) para producción de heteroestructuras semiconductoras. Actualmente surgen muchos problemas por la eliminación de los tóxicos del Arsenio.

¿Y qué desventajas? Las propiedades físicas y químicas del GaAs complican su uso en la fabricación de transistores al ser un compuesto binario con una conductividad térmica menor y un mayor coeficiente de expansión térmica (CET o...