धातु प्रोफाइल: गैलियम

गैलियम एक संक्षारक, चांदी के रंग का मामूली धातु है जो कमरे के तापमान के पास पिघला देता है और इसे अर्धचालक यौगिकों के उत्पादन में अक्सर उपयोग किया जाता है।

गुण:

• परमाणु प्रतीक: गा
• परमाणु संख्या: 31
• तत्व श्रेणी: पोस्ट-संक्रमण धातु
• घनत्व: 5. 91 ग्राम / सेमी (73 डिग्री फे / 23 डिग्री सेल्सियस पर)
• पिघलने की स्थिति: 85. 58 डिग्री फेरनहाइट (29. 76 डिग्री सेल्सियस)
• उबलते हुए बिंदु: 39 99 ° एफ (2204 डिग्री सेल्सियस)
• मोह की कठोरता: 1. 5

लक्षण:

शुद्ध गैलियम चांदी-सफेद है और तापमान पर 85 डिग्री फारेनहाइट (29. 4 डिग्री सेल्सियस) के आसपास पिघला देता है।

धातु लगभग 4000 डिग्री फेरनहाइट (2204 डिग्री सेल्सियस) तक पिघलती स्थिति में रहता है, जिससे यह सभी धातु तत्वों की सबसे बड़ी तरल सीमा प्रदान करता है।

गैलियम केवल कुछ ही धातुओं में से एक है, जो बढ़ती है क्योंकि यह ठंडा हो जाता है, केवल 3% से अधिक मात्रा में बढ़ रहा है

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हालांकि गैलियम आसानी से अन्य धातुओं के साथ मिश्रित है, यह संक्षारक है, जाली में फैल रहा है, और कमजोर, अधिकांश धातुओं इसकी कम पिघलने बिंदु, हालांकि, कुछ कम पिघल मिश्र धातुओं में उपयोगी बनाता है।

पारा का विरोध करते हुए, जो कमरे के तापमान पर तरल है, गैलियम दोनों त्वचा और कांच पहनती है, जिससे इसे संभालना मुश्किल हो जाता है। फिर भी गैलील लगभग पारा के रूप में विषाक्त नहीं है

इतिहास:

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पॉल-एमिल लेकोक डी बोइसबौड़न द्वारा 18 9 8 में स्पाल्लेरेट अयस्क की जांच करते हुए, 20 वीं सदी के उत्तरार्द्ध तक किसी भी व्यावसायिक अनुप्रयोग में गैलियम का उपयोग नहीं किया गया था।

गैलियम स्ट्रक्चरल धातु के रूप में बहुत कम इस्तेमाल होता है, लेकिन कई आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इसका महत्व महत्व नहीं देता।

प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईड) और तृतीय-वी रेडियो आवृत्ति (आरएफ) अर्धचालक तकनीक पर प्रारंभिक अनुसंधान से विकसित गैलियम के व्यावसायिक उपयोग, जो 1 9 50 के दशक के आरंभ में शुरू हुआ था।

1 9 62 में, गैलियम आर्सेनाइड (गाअ) पर आईबीएम भौतिक विज्ञानी जे बी गुन के शोध ने कुछ अर्धचालक ठोस पदार्थों के माध्यम से बहने वाले विद्युत प्रवाह की उच्च आवृत्ति दोलन की खोज का नेतृत्व किया - अब 'गन इफेक्ट' के नाम से जाना जाता है।

इस सफलता ने गुन डायोड (जिसे ट्रांसफर इलेक्ट्रॉन डिवाइस के रूप में भी जाना जाता है) का उपयोग करते हुए शुरुआती सैन्य डिटेक्टरों का निर्माण किया, जो कि विभिन्न स्वचालित उपकरणों में कार रडार डिटेक्टरों और सिग्नल कंट्रोलर्स से नमी सामग्री डिटेक्टरों और बर्गलर अलार्म ।

आरएसीए, जीई, और आईबीएम के शोधकर्ताओं द्वारा 1 9 60 के दशक के प्रारंभ में गाए के आधार पर पहली एलईड और लेज़रों का उत्पादन किया गया था।

प्रारंभ में, एलआईडी केवल अदृश्य अवरक्त प्रकाशवाले का उत्पादन करने में सक्षम थे, जो रोशनी से सेंसर को सीमित करता था, और फोटो-इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए। लेकिन ऊर्जा कुशल कॉम्पैक्ट प्रकाश स्रोतों के रूप में उनकी क्षमता स्पष्ट थी।

1 9 60 के दशक तक, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने वाणिज्यिक रूप से एलईड की पेशकश की। 1 9 70 के दशक तक, जल्दी डिजिटल डिस्प्ले सिस्टम, घड़ियां और कैलकुलेटर डिस्प्ले में इस्तेमाल किया जाता था, जल्द ही एलईडी बैकलाइटिंग सिस्टम का उपयोग करके विकसित किया गया था।

1 9 70 और 1 9 80 के दशक में अधिक शोध के परिणामस्वरूप अधिक कुशल जमावट तकनीकें हुई, जिससे एलईडी तकनीक अधिक विश्वसनीय और लागत प्रभावी रही। गैलियम-एल्यूमीनियम-आर्सेनिक (गाआएलएएस) अर्धचालक यौगिकों के विकास ने एलईड की तुलना में दस गुना उज्ज्वल किया था, जबकि एलआईडी के लिए उपलब्ध रंगीन स्पेक्ट्रम भी नए, गैलियम से युक्त अर्ध-प्रवाहकीय substrates, जैसे कि ईण्डीयुम- गैलियम-नाइट्राइड (इनजीएएन), गैलियम-आर्सेनाइड-फास्फाइड (गाएएसपी), और गैलियम-फास्फाइड (गाप)।

1 9 60 के दशक के अंत तक, अंतरिक्ष अनुसंधान के लिए सौर ऊर्जा स्रोतों के भाग के रूप में GaAs के प्रवाहकीय गुणों की भी शोध किया जा रहा था। 1 9 70 में, एक सोवियत अनुसंधान दल ने पहली GaAs हेस्टरस्टक्चर सौर कोशिकाओं का निर्माण किया।

ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों और एकीकृत सर्किट (आईसी) के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण, गाए के वेफर्स की मांग 1 99 0 के उत्तरार्ध में बढ़ गई और 21 वीं सदी की शुरुआत में मोबाइल संचार और वैकल्पिक ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के विकास के संबंध में।

आश्चर्य की बात नहीं, इस बढ़ती मांग के जवाब में, 2000 और 2011 के बीच वैश्विक प्राथमिक गैलियम का उत्पादन प्रति वर्ष लगभग 100 मीट्रिक टन (एमटी) से दोगुने से अधिक 300 एमटी तक अधिक है।

उत्पादन:

पृथ्वी की पपड़ी में औसत गैलियम सामग्री का अनुमान है प्रति मिलियन लगभग 15 भागों, लगभग लिथियम के समान और लीड से अधिक आम है।

हालांकि, धातु, कुछ आर्थिक रूप से निकालने योग्य अयस्क निकायों में व्यापक रूप से फैला हुआ है और मौजूद है।

उत्पादित सभी प्राथमिक गैलियम के जितने 90% वर्तमान में बॉक्साइट से एल्यूमिना (अल 2 ओ 3), एल्यूमीनियम के अग्रदूत साबित करने के दौरान निकाले गए हैं। गैलियम की एक छोटी राशि का उत्पादन स्पिलेरेट अयस्क के शोधन के दौरान जस्ता निष्कर्षण के उप-उत्पाद के रूप में किया जाता है।

एल्यूमीनियम के लिए एल्यूमीनियम अयस्क की बायर प्रक्रिया के दौरान, कुचल अयस्क सोडियम हाइड्रोक्साइड (नाओएएच) के गर्म समाधान से धोया जाता है। यह एल्यूमिना को सोडियम अल्यूमनेट में परिवर्तित करता है, जो टैंक में स्थिर होता है, जबकि सोडियम हाइड्रॉक्साइड शराब जो अब गैलियम को शामिल करता है वह फिर से उपयोग के लिए एकत्र किया जाता है।

क्योंकि यह शराब का पुनर्नवीनीकरण है, गैलियम सामग्री प्रत्येक चक्र के बाद बढ़ जाती है जब तक कि यह लगभग 100-125 पीपीएम के स्तर तक नहीं पहुंचता है। कार्बनिक chelating एजेंटों का उपयोग कर विलायक निष्कर्षण के माध्यम से मिश्रण को ले जाया जा सकता है और इसे गैलेट के रूप में केंद्रित किया जा सकता है।

104-140 डिग्री फारेनहाइट (40-60 डिग्री सेल्सियस) के तापमान पर इलेक्ट्रोलाइटिक स्नान में, सोडियम गैलेट को अशुद्ध गैलियम में परिवर्तित किया जाता है। एसिड में धोने के बाद, यह फिर छिद्रपूर्ण सिरेमिक या कांच प्लेटों के माध्यम से 99 को बनाने के लिए फ़िल्टर किया जा सकता है। 9-99 99% गैलियम धातु

99। जीएए के अनुप्रयोगों के लिए 99% मानक पूर्ववर्ती ग्रेड है, लेकिन नए उपयोगों को उच्च शुद्धिकता की आवश्यकता होती है जो वैक्यूम के तहत धातु को गर्म करने के लिए अस्थिर तत्वों या विद्युत रासायनिक शुद्धिकरण और आंशिक क्रिस्टलीकरण विधियों को हटाने के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

पिछले दशक के दौरान, दुनिया के प्राथमिक गैलियम का अधिक उत्पादन चीन में चले गए हैं जो अब दुनिया के 70% गैलियम की आपूर्ति करते हैं। अन्य प्राथमिक उत्पादक देशों में यूक्रेन और कजाकिस्तान शामिल हैं

वार्षिक गैलियम के लगभग 30% उत्पादन स्क्रैप और रीसाइक्लेबल सामग्री से निकाला जाता है जैसे कि GaAs युक्त आईसी वेफर्सअधिकांश गैलियम रीसाइक्लिंग जापान, उत्तरी अमेरिका और यूरोप में होता है

अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण का अनुमान है कि 2011 में परिष्कृत गैलियम की 310 एमटी का उत्पादन किया गया था।

दुनिया के सबसे बड़े उत्पादकों में ज़ुहाई फांगयुआन, बीजिंग जिया सेमीकंडक्टर सामग्री, और रीकैपचर मेटल्स लिमिटेड शामिल हैं।

एप्लीकेशन:

जब मिश्रित गैलियम कुंठित होने या स्टील की भंगुर जैसी धातुओं को बनाये रखता है। यह गुण, इसकी अत्यंत कम पिघलने के तापमान के साथ, इसका अर्थ है कि गैलियम संरचनात्मक अनुप्रयोगों में बहुत कम उपयोग होता है।

अपने धातु के रूप में, गैलियम का उपयोग सिलेंडर और कम पिघल मिश्र धातुओं में किया जाता है, जैसे कि गैलिनटन®, लेकिन यह सबसे अधिक बार सेमीकंडक्टर सामग्री में पाया जाता है।

गैलियम के मुख्य अनुप्रयोगों को 5 समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1 अर्धचालक: वार्षिक गैलियम खपत का लगभग 70% के लिए लेखांकन, गाअ वेफर्स कई आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की रीढ़ हैं, जैसे कि स्मार्टफोन और अन्य वायरलेस संचार उपकरण जो कि जीएएस आईसी के बिजली की बचत और प्रवर्धन क्षमता पर भरोसा करते हैं।

2। लाइट एमिटिंग डायोड (एलईड): 2010 से, मोबाइल और फ्लैट स्क्रीन डिस्प्ले स्क्रीन में उच्च चमक एलईडी के उपयोग के कारण, एलईडी क्षेत्र से गैलियम की वैश्विक मांग में दोगुना हो गया है। अधिक ऊर्जा दक्षता की दिशा में वैश्विक कदम ने भी गरमागरम और कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट प्रकाश व्यवस्था पर एलईडी प्रकाश के उपयोग के लिए सरकार का समर्थन किया है।

3। सौर ऊर्जा: सौर ऊर्जा अनुप्रयोगों में गैलियम का प्रयोग दो प्रौद्योगिकियों पर केंद्रित है:

• गाएस कॉन्ट्रैक्टर सौर कोशिकाओं
• कैडमियम-ईण्डीयुम-गैलियम-सेलेनेइड (सीआईजीएस) पतली फिल्म सौर कोशिकाओं

अत्यधिक कुशल फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के रूप में, दोनों प्रौद्योगिकियां विशेष अनुप्रयोगों में सफलता मिली है, विशेष रूप से एयरोस्पेस और सैन्य से संबंधित है लेकिन फिर भी बड़े पैमाने पर व्यावसायिक उपयोग के लिए बाधाओं का सामना करना पड़ रहा है।

4। चुंबकीय सामग्री: उच्च शक्ति, स्थायी चुंबक कंप्यूटर, हाइब्रिड ऑटोमोबाइल, पवन टर्बाइन और अन्य अन्य इलेक्ट्रॉनिक और स्वचालित उपकरण का एक प्रमुख घटक हैं। गैलियम के छोटे जोड़ों का उपयोग कुछ स्थायी मैग्नेटों में किया जाता है, जिसमें नीोडियमियम-लोहे-बोरान (एनडीएफईबी) मैग्नेट शामिल हैं।

5। अन्य अनुप्रयोग:

• विशेषता मिश्र धातु और मिलाप
• विचित्र दर्पण
• एक परमाणु स्थिरिकारी के रूप में प्लूटोनियम के साथ
• निकेल-मैंगनीज-गैलियम आकृति स्मृति मिश्र धातु
• पेट्रोलियम उत्प्रेरक
• बायोमेडिकल अनुप्रयोग, जिसमें फार्मास्यूटिकल्स (गैलियम नाइट्रेट)
• फास्फोरस
• न्यूट्रीनो का पता लगाने

_{सूत्रों का कहना है:}

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