冶金百科 | 镓冶金 - 应用和需求

2024-03-04 10:38:41 来源：中冶有色技术网

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简介：镓是半导体工业的基础材料，90%用于生产半导体器件，GaAs晶片与GaN 发光器件是镓应用的两大支柱。GaAs器件具有大功率、超高频、工作电压高及耐高温等硅器件不具备的优异特性，广泛用于手机、高性能计算机和军工通信、雷达、卫星等领域。GaN半导体照明节能显著，是中国的新兴产业，2015年产值达4245亿元。目前GaN照明器件耗镓30~40t/a，估计未来每年有20%的增长。镓的半导体材料还有GaP、GaSb等，用于制备光电器件。

镓是半导体工业的基础材料，90%用于生产半导体器件，GaAs晶片与GaN 发光器件是镓应用的两大支柱。GaAs器件具有大功率、超高频、工作电压高及耐高温等硅器件不具备的优异特性，广泛用于手机、高性能计算机和军工通信、雷达、卫星等领域。GaN半导体照明节能显著，是中国的新兴产业，2015年产值达4245亿元。目前GaN照明器件耗镓30~40t/a，估计未来每年有20%的增长。镓的半导体材料还有GaP、GaSb等，用于制备光电器件。

日本、美国、韩国等是镓的最大消费国，主要用于生产镓半导体器件，美国近五年每年进口镓 22～35t，应用比例为：GaAs 49%，GaN 及 LED 发光器件42%。

太阳能电池是镓需求的主要增长点。砷化镓太阳能电池光电转换效率高达45%，是目前光电转换效率最高的电池，应用在如军工、卫星、空间站等高要求的场合。铜-铟-镓-硒太阳能薄膜电池，具有转换效率高、衰减小、成本低的优点，是国内外重点发展的民用非硅系太阳能电池，现开始商业化生产。

镓可用于制备超导材料Nb₃Ga、NbAl_0.5、Ga_0.5、V₃Ga、Zr₃Ga，荧光材料MgGa₂O₄、MnGa₂O₄，以及磁性材料Ga₅Gd₃O₁₂(GGG)、Ga₅Y₃O₁₂等功能材料。在钕铁硼永磁材料中添加0.25%~0.5%的镓，可以显著改善磁学性能，中国是最大的钕铁硼永磁材料生产国，钕铁硼年用镓量在15t以上。

镓的蒸气压低，沸点和熔点相差2000℃以上，这一特性使其可用于制造测温范围较宽的高温温度计(600~1300℃)。液态镓及和铋、铅、锡、镉、锌、铟或铊等组成熔点从3~60℃的一系列低熔点合金可用作核反应堆的热交换介质、高温真空装置液态密封材料、高温测压介质、温度调节器等特殊场合。

镓和铜、锡、银、金等制成的焊料，可用于金属与陶瓷等材料间冷钎焊材料，用于电子器件焊接等特殊场合;镓铂、镓银和镓钯合金是良好的牙科材料;镓加入镁和镁锡合金中能提高抗腐蚀性能;铝合金中加入少量镓可以增强合金的硬度;焊锡中加入微量的镓能提高漫流性。

镓用来制备有机合成的催化剂，如SiO₂(33%)-Al₂O₃(5%)-Ga₂O₃用作碳氢油类裂化催化剂，能降低碳氢油类裂化产生的焦油和气体产出量。硫酸镓作为催化剂，可用于环己酮乙二醇缩酮、食用香料异丁酸异丁酯的合成。