गैलियम (iii) ऑक्साइडएक अकार्बनिक यौगिक है जो आमतौर पर एक सफेद पाउडर या क्रिस्टलीय कण के रूप में दिखाई देता है, जिसमें टेट्राहेड्रल क्रिस्टल संरचना होती है। यह दो वेरिएंट में मौजूद है, अल्फा और बीटा, अल्फा के साथ एक सफेद रोम्बिक हेक्साहेड्रोन है जो पानी में अघुलनशील है और गर्म पतला एसिड में थोड़ा घुलनशील है, लेकिन आसानी से गर्म मजबूत क्षारीय समाधान और क्षार धातु हाइड्रॉक्साइड में घुलनशील है। यह एक विस्तृत बैंडगैप अर्धचालक सामग्री है, जिसमें लगभग 4.9 ईवी की एक बैंडगैप चौड़ाई है, जो उत्कृष्ट चालकता और ल्यूमिनेसेंस गुणों का प्रदर्शन करती है। यह व्यापक रूप से ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है, जैसे कि जीए आधारित अर्धचालक सामग्री, पराबैंगनी फिल्टर आदि के लिए इन्सुलेशन परतें, आदि का उपयोग प्रकाश और प्रदर्शन के क्षेत्रों में संभावित अनुप्रयोगों के साथ, ल्यूमिनसेंट सामग्री और क्रिस्टल सामग्री का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। इसका उपयोग इन्फ्रारेड डिटेक्टरों के निर्माण के लिए एक अवरक्त संवेदनशील सामग्री के रूप में भी किया जा सकता है। जब अवरक्त विकिरण के संपर्क में आता है, तो गैलियम ऑक्साइड चार्ज ट्रांसफर से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिरोधकता में परिवर्तन होता है और इन्फ्रारेड डिटेक्शन को सक्षम करता है। इसमें रासायनिक विश्लेषण के क्षेत्र में भी अनुप्रयोग हैं, जैसे कि एक उच्च-शुद्धता वाले विश्लेषणात्मक अभिकर्मक के रूप में।
रासायनिक यौगिक की अतिरिक्त जानकारी:
रासायनिक सूत्र |
GA2O3 |
सटीक द्रव्यमान |
185.84 |
आणविक वजन |
187.44 |
m/z |
187.84(100.0%),185.84(75.3%), 189.83 (33.2%) |
मूल विश्लेषण |
जीए, 74.39; ओ, 25.61 |
गलनांक |
1740 डिग्री |
घनत्व |
2 डिग्री पर 6.44 ग्राम/एमएल |
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गैलियम (iii) ऑक्साइडरासायनिक सूत्र GA ₂ O3 के साथ, एक महत्वपूर्ण अकार्बनिक यौगिक है जो अपने अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण कई क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं को प्रदर्शित करता है। निम्नलिखित अपने मुख्य उपयोगों के बारे में विस्तार से बताएंगे:
अर्धचालक सामग्री
इलेक्ट्रिक वाहनों, स्मार्ट ग्रिड, रेल पारगमन और अन्य क्षेत्रों के तेजी से विकास के साथ, उच्च-वोल्टेज और उच्च-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की मांग दिन-प्रतिदिन बढ़ रही है। पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को ब्रेकडाउन वोल्टेज की सीमा के कारण इन क्षेत्रों की जरूरतों को पूरा करना मुश्किल है। गैलियम ऑक्साइड उपकरणों का ब्रेकडाउन वोल्टेज 3000 V से अधिक हो सकता है, जो सिलिकॉन-आधारित उपकरणों की तुलना में बहुत अधिक है। यह गैलियम ऑक्साइड उपकरणों को उच्च वोल्टेज वातावरण में संचालित करने में सक्षम बनाता है, इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए इनवर्टर जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त, स्मार्ट ग्रिड के लिए उच्च-वोल्टेज स्विच और रेल पारगमन के लिए ट्रैक्शन कन्वर्टर्स। यह भविष्यवाणी की जाती है कि गैलियम ऑक्साइड पावर डिवाइस 650V/1200V/1700V/3300V के बाजार में एक भूमिका निभाएंगे, और 2025 और 2030 के बीच ऑटोमोटिव और इलेक्ट्रिकल उपकरण क्षेत्रों को पूरी तरह से घुसने की उम्मीद है। पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में, प्रतिरोध पर एक महत्वपूर्ण कारक है जो ऊर्जा हानि और दक्षता को प्रभावित करता है। पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित उपकरण प्रतिरोध पर उच्च ऊर्जा हानि और कम दक्षता से पीड़ित हैं। गैलियम ऑक्साइड उपकरणों में प्रतिरोध पर कम होता है, जो ऊर्जा हानि को काफी कम कर सकता है और ऊर्जा दक्षता में सुधार कर सकता है।

पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों में आवेदन

यह गैलियम ऑक्साइड उपकरणों को उच्च दक्षता वाले बिजली की आपूर्ति, ऊर्जा-बचत प्रकाश व्यवस्था और अन्य क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के क्षेत्र में जीएओ पावर ट्रांजिस्टर की आवेदन मांग एक महत्वपूर्ण विकास प्रवृत्ति को दर्शाती है, जो मुख्य रूप से मोबाइल इंटरनेट, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस जैसी अत्याधुनिक प्रौद्योगिकियों की तेजी से उन्नति के कारण है। उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनिक संचार, रडार सिस्टम और अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉन गतिशीलता उपकरणों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को कम इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के कारण इन क्षेत्रों में उच्च गति सिग्नल ट्रांसमिशन की मांग को पूरा करना मुश्किल है। गैलियम ऑक्साइड में एक उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता होती है, जो उच्च गति सिग्नल ट्रांसमिशन और कम देरी प्रतिक्रिया को सक्षम करती है। यह बनाता है कि गैलियम ऑक्साइड उपकरणों में उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनिक संचार क्षेत्रों जैसे 5 जी संचार और उपग्रह संचार में संभावित अनुप्रयोग होते हैं। प्रौद्योगिकी की निरंतर उन्नति के साथ, गैलियम ऑक्साइड उपकरणों को उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनिक संचार प्रणालियों जैसे कि 5 जी बेस स्टेशनों और उपग्रह संचार उपकरणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है।
रडार सिस्टम, सैटेलाइट कम्युनिकेशंस और वायरलेस बेस स्टेशनों जैसे क्षेत्रों में उच्च-शक्ति और उच्च दक्षता वाले आरएफ एम्पलीफायरों की तत्काल आवश्यकता है। पारंपरिक आरएफ एम्पलीफायरों को सामग्री सीमाओं के कारण इन क्षेत्रों में उच्च शक्ति और उच्च दक्षता आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। गैलियम ऑक्साइड में उच्च थर्मल स्थिरता और कम हानि की विशेषताएं होती हैं, जो उच्च दक्षता वाले आउटपुट को बनाए रखते हुए उच्च-शक्ति आरएफ सिग्नल के इनपुट का सामना कर सकती हैं। यह गैलियम ऑक्साइड को उच्च शक्ति वाले आरएफ एम्पलीफायरों के निर्माण के लिए एक आदर्श सामग्री बनाता है। यह भविष्यवाणी की जाती है कि आरएफ एम्पलीफायरों में गैलियम ऑक्साइड पावर उपकरणों के आवेदन से तकनीकी प्रगति के साथ विस्तार करने की उम्मीद है, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जिनके लिए उच्च शक्ति और दक्षता की आवश्यकता होती है, जैसे कि रडार सिस्टम, सैटेलाइट संचार और वायरलेस बेस स्टेशनों। आरएफ संचार प्रणालियों में, आरएफ स्विच और एटेन्यूएटर प्रमुख नियंत्रण घटक हैं। उन्हें उच्च अलगाव, कम सम्मिलन हानि और तेजी से स्विचिंग गति जैसी विशेषताओं की आवश्यकता होती है। गैलियम ऑक्साइड की उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और विस्तृत बैंडगैप विशेषताएं आरएफ स्विच और एटेन्यूएटर्स के निर्माण को उच्च अलगाव, कम सम्मिलन हानि और तेजी से स्विचिंग गति के साथ सक्षम करती हैं। यह बनाता है कि गैलियम ऑक्साइड में आरएफ संचार प्रणालियों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। 5G संचार प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, उच्च-प्रदर्शन RF स्विच और एटेन्यूएटर्स की मांग दिन-प्रतिदिन बढ़ रही है। गैलियम ऑक्साइड उपकरणों से इस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है।

ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों में आवेदन

डीप पराबैंगनी डिटेक्टरों में पर्यावरण निगरानी, बायोमेडिकल, सैन्य टोही और अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित डिटेक्टर बैंडगैप सीमाओं के कारण गहरी पराबैंगनी प्रकाश का पता लगाने में असमर्थ हैं। गैलियम ऑक्साइड दृश्यमान और पराबैंगनी प्रकाश क्षेत्रों में अत्यधिक पारदर्शी है, जिससे यह विशेष रूप से गहरी पराबैंगनी (DUV) ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। गैलियम ऑक्साइड से बने गहरे पराबैंगनी डिटेक्टर में उच्च संवेदनशीलता और चयनात्मकता होती है, और यह गहरी पराबैंगनी प्रकाश का सही पता लगा सकता है। यूवी लाइट-एमिटिंग डायोड में कीटाणुशोधन और नसबंदी, फोटोपॉलीमराइजेशन और जैविक पहचान जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। पारंपरिक पराबैंगनी प्रकाश स्रोत उनकी कम दक्षता और लघु जीवनकाल के कारण उनके आवेदन सीमा में सीमित हैं। गैलियम ऑक्साइड, एक विस्तृत बैंडगैप सेमीकंडक्टर सामग्री के रूप में, लेजर में एक लेजर उत्सर्जन स्रोत के रूप में लेजर उत्सर्जन स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है, लेज़रों में कम नुकसान और उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता के फायदे के साथ। गैलियम ऑक्साइड से बने यूवी एल ई डी में उच्च चमकदार दक्षता और लंबी सेवा जीवन है। प्रौद्योगिकी की उन्नति के साथ, गैलियम ऑक्साइड यूवी एल ई डी को चिकित्सा कीटाणुशोधन, जल उपचार और वायु शोधन जैसे क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है।
रासायनिक अभिकर्मक
गैलियम (iii) ऑक्साइडअक्सर इसकी उच्च शुद्धता और स्थिरता के कारण उच्च शुद्धता वाले विश्लेषणात्मक अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता है। रासायनिक विश्लेषण और जैव रासायनिक अनुसंधान जैसे क्षेत्रों में प्रयोगात्मक परिणामों की सटीकता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए उच्च शुद्धता रासायनिक अभिकर्मक महत्वपूर्ण हैं। इसकी उच्च शुद्धता इसे इन क्षेत्रों में अभिकर्मक गुणवत्ता के लिए सख्त आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम बनाती है। इसका विश्लेषण परिणामों की सटीकता पर सीधा प्रभाव पड़ता है। उच्च शुद्धता गैलियम ऑक्साइड अभिकर्मक प्रयोगों में अशुद्धता हस्तक्षेप को कम कर सकते हैं और विश्लेषण की संवेदनशीलता और सटीकता में सुधार कर सकते हैं। इसके अलावा, गैलियम ऑक्साइड की रासायनिक स्थिरता यह भी सुनिश्चित करती है कि यह भंडारण और उपयोग के दौरान आसानी से खराब नहीं है, जिससे प्रयोगात्मक परिणामों की विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है। गैलियम ऑक्साइड अभिकर्मकों की शुद्धता आमतौर पर उच्च शुद्धता वाले विश्लेषणात्मक अभिकर्मकों की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए 99% या उससे भी अधिक तक पहुंच सकती है। कमरे के तापमान पर हवा में ऑक्सीजन या नमी के साथ प्रतिक्रिया करना आसान नहीं है, अच्छी रासायनिक स्थिरता है, और दीर्घकालिक भंडारण और उपयोग के लिए अनुकूल है। एक उच्च शुद्धता वाले विश्लेषणात्मक अभिकर्मक के रूप में, इसे विभिन्न रासायनिक विश्लेषणों और जैव रासायनिक अध्ययनों में लागू किया जा सकता है, जैसे कि मौलिक विश्लेषण, ट्रेस विश्लेषण, उत्प्रेरक अनुसंधान, आदि।

उत्प्रेरक वाहक

गैलियम ऑक्साइड का उपयोग उत्प्रेरक वाहक के रूप में भी किया जा सकता है, विशेष रूप से कुछ विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं में। इसकी अद्वितीय सतह गुण और रासायनिक स्थिरता इसे एक प्रभावी उत्प्रेरक समर्थन सामग्री बनाती है। उत्प्रेरक वाहक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, क्योंकि वे न केवल उत्प्रेरक सक्रिय साइटें प्रदान करते हैं, बल्कि उत्प्रेरक के फैलाव, स्थिरता और गतिविधि को भी प्रभावित करते हैं। गैलियम ऑक्साइड, एक उत्प्रेरक वाहक के रूप में, तैयारी प्रक्रिया को समायोजित करके इसकी सतह के गुणों (जैसे विशिष्ट सतह क्षेत्र, छिद्र आकार वितरण, आदि) को अनुकूलित कर सकता है, जिससे उत्प्रेरक के प्रदर्शन में सुधार होता है। इसके अलावा, गैलियम ऑक्साइड की रासायनिक स्थिरता यह सुनिश्चित करती है कि यह उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के दौरान रासायनिक परिवर्तनों के लिए प्रवण नहीं है, जिससे उत्प्रेरक की गतिविधि बनाए रखती है। इसी समय, गैलियम ऑक्साइड में कुछ एसिड-बेस गुण भी होते हैं, जो उत्प्रेरक के कुछ सक्रिय घटकों के साथ बातचीत कर सकते हैं, जिससे उत्प्रेरक की गतिविधि को और बढ़ाया जा सकता है। उत्प्रेरक की गतिविधि को सुनिश्चित करते हुए, उत्प्रेरक प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान रासायनिक परिवर्तन कम होने की संभावना कम होती है।
गैलियम (iii) ऑक्साइडस्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण में भी महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं, विशेष रूप से यूरेनियम में अशुद्धियों के निर्धारण के लिए। परमाणु उद्योग और अन्य क्षेत्रों में, यूरेनियम जैसे रेडियोधर्मी तत्वों के लिए शुद्धता आवश्यकताएं बहुत अधिक हैं, इसलिए उनमें अशुद्धता सामग्री को सटीक रूप से निर्धारित करना आवश्यक है। गैलियम ऑक्साइड को अपने अद्वितीय रासायनिक गुणों के कारण स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण में एक मानक पदार्थ या अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता है। स्पेक्ट्रल विश्लेषण पदार्थ और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बीच बातचीत के आधार पर एक विश्लेषणात्मक विधि है। जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण (जैसे कि पराबैंगनी प्रकाश, दृश्यमान प्रकाश, अवरक्त प्रकाश, आदि) एक पदार्थ पर विकिरणित होता है, तो पदार्थ एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित या उत्सर्जित करता है, एक स्पेक्ट्रम बनाता है। स्पेक्ट्रा की विशेषताओं का विश्लेषण करके, कोई भी पदार्थ की संरचना और संरचनात्मक जानकारी को समझ सकता है। स्पेक्ट्रल विश्लेषण में गैलियम ऑक्साइड का अनुप्रयोग सिद्धांत मुख्य रूप से यूरेनियम जैसे तत्वों के साथ इसकी रासायनिक प्रतिक्रिया या भौतिक सोखना पर आधारित है। जब गैलियम ऑक्साइड अशुद्धियों वाले यूरेनियम के नमूनों के संपर्क में आता है, तो यह अशुद्धियों के साथ बातचीत करता है, जिससे वर्णक्रमीय विशेषताओं को प्रभावित किया जाता है। मानक स्पेक्ट्रम और नमूना स्पेक्ट्रम के बीच अंतर की तुलना करके, यूरेनियम में अशुद्धता सामग्री को सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है। गैलियम ऑक्साइड और यूरेनियम जैसे तत्वों के बीच बातचीत स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण को अत्यधिक संवेदनशील बनाती है और ट्रेस अशुद्धियों का पता लगाने में सक्षम होती है। प्रयोगात्मक स्थितियों और डेटा विश्लेषण विधियों को सटीक रूप से नियंत्रित करके, वर्णक्रमीय विश्लेषण परिणामों की सटीकता सुनिश्चित की जा सकती है। स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण में गैलियम ऑक्साइड का अनुप्रयोग यूरेनियम में अशुद्धियों के निर्धारण तक सीमित नहीं है, लेकिन इसका उपयोग अन्य तत्वों के विश्लेषण और पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है।

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