Арсенид алюминия

Арсени́д алюми́ния (AlAs) — бинарное неорганическое химическое соединение алюминия и мышьяка. Применяется для создания оптоэлектронных приборов (светодиодов, полупроводниковых лазеров, фотоприёмников). В гетероструктурах с арсенидом галлия — для изготовления сверхбыстродействующих транзисторов.

Арсенид алюминия
Элементарная ячейка кристаллов типа цинковой обманки      Al          As
Общие
Систематическое наименование	арсенид алюминия
Хим. формула	AlAs
Рац. формула	AlAs
Физические свойства
Состояние	твёрдое вещество
Молярная масса	101,903 г/моль
Плотность	3,81 г/см³
Твёрдость	~5 (по Моосу)
Термические свойства
Температура
• плавления	1740 °C
Оптические свойства
Показатель преломления	3 (ИК)
Структура
Координационная геометрия	тетраэдрическая
Кристаллическая структура	кубическая, типа сфалерита, пространственная группа T2d-F-43m
Классификация
Рег. номер CAS	22831-42-1
PubChem	89859
Рег. номер EINECS	245-255-0
SMILES	[Al]#[As]
InChI	InChI=1S/Al.As MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	81112
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Физические свойстваПравить

ОбщиеПравить

При нормальных условиях оранжевые кристаллы c кристаллической решеткой типа цинковой обманки (сфалерита), пространственная группа T²_d-F-43m, постоянная решетки 0,566 нм.

• Коэффициент линейного термического расширения 5 ppm/К.
• микротвёрдость 5 ГПа.
• Коэффициент объемного сжатия 7,81 дин/см⁻².
• Концентрация атомов 4,25*10²² см⁻³.

ПолупроводниковыеПравить

Непрямозонный полупроводник с шириной запрещённой зоны 2,15 эВ при 300 K. Подвижность электронов ~1200 см²В⁻¹с⁻¹ и их эффективная масса ~ 0,7 m_e.

Химические свойстваПравить

При комнатной температуре устойчив в сухом воздухе. Нерастворим в воде, но реагирует с ней (особенно быстро с горячей) или с водяным паром с образованием гидроксида алюминия и арсина. Пыль воспламеняется от контакта с водой.

Бурно реагирует даже со слабыми кислотами с образованием соответствующей соли алюминия и арсина.

ПолучениеПравить

Получают путём длительного нагревания порошков алюминия и мышьяка без доступа воздуха:

• As + Al = AlAs.

Синтез этого соединения, особенно крупных монокристаллов затруднён вследствие очень высокой температуры плавления и агрессивности алюминия при этой температуре. Сообщалось, что некоторым исследователям удалось вырастить монокристаллы AlAs из расплава, наилучшие образцы таких кристаллов с дырочным типом проводимости имели концентрацию носителей ~10¹⁹ см⁻³.

ПрименениеПравить

Перспективный полупроводниковый материал для применения в оптоэлектронике, например, для создания полупроводниковых лазеров и др. (см. выше). Недостаток AlAs по сравнению с другими полупроводниовыми материалами типа III-V (GaAs, GaP) — трудность выращивания больших монокристаллов и нестабильность свойств приборов на его основе, обусловленное взаимодействием этого соединения с влагой воздуха.

Постоянные решёток AlAs и GaAs почти равны, что способствует выращиванию малодислокационных монокристаллических плёнок AlAs на GaAs, что позволяет создавать гетеропереходы и сверхрешётки с исключительно высокой подвижностью зарядов, что применяется в СВЧ-приборах, например, в транзисторах с высокой подвижностью электронов и других приборах, использующих эффекты квантовой ямы.

Токсичность, опасность и предосторожностиПравить

Весьма ядовит при попадании внутрь, так как при реакции с желудочным соком образуется чрезвычайно ядовитый арсин. Негорюч. Хранить в герметичных сосудах, для избежания взаимодействия с влагой воздуха.