기술에서 갈륨 사용

현대 세계에서 갈륨은 모든 곳에서 사용되며 갈륨이 제공하는 혜택 없이는 현대 생활이라 할 수 없습니다.

이 글을 읽고 있는 동안, 가장 가까이 있는 갈륨(Ga) 원자는 팔이 닿는 범위 내에 있는 전산 장치 내부에 있을 가능성이 가장 높습니다. 오늘날의 노트북, 휴대폰 및 태블릿 내부의 WiFi 및 Bluetooth 장치는 그 특성을 활용하여 무선 주파수 집적 회로를 구축하는 갈륨 비소(GaAs) 반도체를 사용합니다. 최근 몇 년 동안, 모바일 장치용 충전기는 질화갈륨(GaN) 전원 반도체 칩을 사용했기 때문에 훨씬 더 소형화되었고 더 많은 전력과 더 빠른 충전 주기를 제공할 수 있게 되었습니다.

원소 형태의 갈륨은 30°C 가까이에서 녹고 실온 바로 위에서 액체입니다. 인듐과 합금했을 경우, 생성되는 용융점은 실온보다 낮고 주석을 추가하면 더 낮아집니다. 용융점이 낮기 때문에 갈륨 합금 계열은 상온에서 액체 금속이 필요한 적용 분야에서 수은을 대체할 수 있는 무독성 소재입니다. 액체 금속은 뜨거운 반도체 칩에서 열을 멀리 운반해야 하는 열 인터페이스 적용 분야에 대해 점점 더 많이 연구되고 있습니다.

III-V 반도체(GaAs, GaN, GaP 및 기타)에 통합되면, 이들 소재의 전자 및 광학 특성은 비용은 더 많이 들지만 실리콘보다 우수하게 됩니다. Ga 기반 반도체의 전자 밴드 구조는 훨씬 더 빠른 스위칭 속도를 제공하지만, 모든 상용 적용 분야에서는 집적 회로를 제조하기 위해 이를 실리콘의 낮은 집적 비용과 균형을 맞춰야 합니다.

오늘날 갈륨 금속의 주요 산업 용도는 다음과 같습니다.

·         집적 회로, LED 및 양자점과 같은 반도체 적용 분야

·         소재 시스템(GaAs, GaN, GaP)

·         크리스탈 웨이퍼 및 갈륨 MOCVD 전구체(TMG, TGa)

·         액상 에피택시용 금속 갈륨 및 TMG/TMGa 제조용 삼염화갈륨

·         전기 자동차 및 풍력 발전기

·         Ga를 도펀트로 사용하는 강한 자석

·         태양광 발전

·         실리콘 기반 태양 전지의 p-도펀트

·         갈륨과 인듐, 구리 및 셀레늄(CIGS)을 결합한 박막 태양 전지

·         특수 배터리

·         고온 리튬 티오닐 클로라이드 배터리의 전해질

·         LCD 및 OLED 디스플레이

·         디스플레이 뒤판에서 픽셀의 스위칭을 제어하는 트랜지스터를 형성하기 위한 IGZO(인듐 갈륨 아연 산화물) 필름 일부의 갈륨 산화물

갈륨과 그 화합물들은 다른 원소들에 비해 놀라운 산업 용도와 독특하고 흥미로운 특성을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 흥미롭고 재미있는 읽을 거리는 Sam Kean가 쓴 사라지는 숟가락(https://www.amazon.com/Disappearing-Spoon-Madness-Periodic-Elements/dp/0316051632)입니다. 이 책은 주기율표에서 발견되는 원소 그룹에 대한 흥미롭고 특이한 이야기를 담고 있지만 책의 제목은 갈륨과 직접 관련이 있습니다. 그리고 사라지는 숟가락이 작동하는 모습을 보려면 여기에서 동영상을 확인하세요: https://youtu.be/t3tpj9hVbJU