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Concept
Nitrure de gallium
Résumé
Le nitrure de gallium est un à gap direct de à . De formule chimique GaN, c'est un matériau très dur de structure cristalline de type wurtzite (système hexagonal , ) avec pour paramètres et . Il cristallise également dans le système cubique avec la structure blende (polymorphe ) selon le groupe d'espace (). Il s'agit d'un semiconducteur à large bande interdite couramment utilisé pour la fabrication de diodes électroluminescentes () bleues et dont les propriétés électroniques et optiques permettent le développement d'applications optoélectroniques, hautes fréquences et d'électronique de puissance. Le GaN est ainsi le matériau permettant de produire des diodes laser violettes (longueur d'onde de ) sans devoir recourir à un doublage de fréquence non linéaire. Il est également étudié dans le cadre du développement de la technologie 5G.
Le nitrure de gallium est peu sensible aux rayonnements ionisants, comme généralement les autres nitrures du groupe , ce qui en fait un bon matériau semiconducteur pour les cellules photovoltaïques alimentant les satellites. D'une manière générale, les applications militaires et spatiales durcies contre les radiations peuvent bénéficier de cette propriété. Les transistors en nitrure de gallium peuvent fonctionner à des températures et sous des tensions bien plus élevées que celles des transistors en arséniure de gallium (GaAs), ce qui les rend performants en amplification de puissance dans le domaine des microondes. Le GaN est également prometteur dans le domaine térahertz. On retrouve le GaN comme constituant d'alliages pour MODFET (), pour certains ainsi que pour diverses photodiodes.
Le nitrure de gallium est un matériau semiconducteur très dur (dureté Knoop de ) ayant une bande interdite plus large que les autres semiconducteurs usuels ainsi qu'une capacité thermique et une conductivité thermique élevées. Dans sa forme pure, il résiste à la fissuration et peut être déposé en couche mince sur saphir (oxyde d'aluminium ) ou sur carbure de silicium SiC, bien que leurs paramètres cristallins diffèrent.
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