镓、锗作为重要的稀有金属,在半导体材料、新能源等领域应用广泛。其中,镓被称为“半导体工业新粮食”,锗也是重要的半导体材料之一。
金属镓的消费领域包括半导体和光电材料、太阳能电池、合金、医疗器械、磁性材料等,其中半导体行业已成为镓最大的消费领域,约占总消费量的80%。随着镓下游应用行业的快速发展,尤其是半导体行业和太阳能电池行业,未来金属镓需求也将稳步增长。
其中,镓的化合物是优质的半导体材料,被广泛应用到光电子工业和微波通信工业,用于制造微波通讯与微波集成、红外光学与红外探测器件、集成电路、发光二极管等。
镓相关产品中,氮化镓(GaN)是最具代表性的第三代半导体材料之一,是目前世界上最先进的半导体材料。氮化镓具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更优的抗辐照能力,在手机快充、 5G通信、 电源、 新能源汽车、LED 以及雷达等方面具有远大的应用前景。
其中被列入出口管制中的砷化镓(GaAs)是第二代半导体材料的代表,在高频、高速、高温及抗辐照等微电子器件研制中占有主要地位。
金属镓不仅被中国作为战略性储备矿产之一,也先后被欧盟、美国、日本等发达地区列入战略性或关键矿产目录。
值得一提的是,镓早在第二次世界大战期间就被认为是一种战略性和关键金属,但它们在战略行业的使用意味着限制措施仍可能产生深远的影响。
锗也是重要的半导体材料,在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用。
锗已被列入国家战略性矿产名录中,是新一代信息技术产业、人工智能和机器人产业等重要产业所依赖的关键矿产。
镓(Gallium)和锗(Germanium)都是化学元素,具有一些特殊的用途:
镓:
半导体制造:镓具有半导体性质,可用于制造半导体器件,如光电二极管(LED)、激光器、太阳能电池等。镓基半导体材料在电子行业中得到广泛应用。
温度计和热敏元件:镓的熔点较低,室温下为液态,具有非常敏感的热敏特性。因此,镓可以用于制造温度计和热敏元件,如温度传感器和灵敏测温设备。
精密测量和实验:镓在实验室中也用于制备高纯度金属合金、薄膜沉积和纳米材料的制备。它还可以作为精密测量的标准物质,用于校准仪器和进行分析实验。
锗:
半导体器件:锗是最早被用于半导体技术的材料之一,在晶体管的早期发展中起到了重要的作用。尽管现在更多地使用硅,但锗仍在一些特殊的半导体器件中使用,如太阳能电池、红外线探测器等。
光学应用:锗的透过红外线的能力使其在红外光学系统中有着广泛应用。例如,锗透镜和窗口用于红外摄像机、红外激光系统和红外遥感设备等领域。
硅锗合金:锗常与硅形成合金,称为硅锗合金。这种合金具有热传导性能良好、低温系数和较宽的带隙等特点,被应用于热电材料、热敏器件和热成像设备等。