Nitrure de gallium

Nitrure de gallium
__ Ga3+       __ N3- Structure cristalline wurtzite du nitrure de gallium. En haut : monocristal d'environ 3 mm de long.
Identification
Nom UICPA	azanylidynegallane
Nom systématique	nitrure de gallium(III)
No CAS	25617-97-4
No ECHA	100.042.830
No CE	247-129-0
PubChem	117559
SMILES	N#[Ga] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Ga.N Std. InChIKey : JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre gris clair[1]
Propriétés chimiques
Formule	GaN  [Isomères]
Masse molaire[2]	83,73 ± 0,001 g/mol Ga 83,27 %, N 16,73 %,
Propriétés physiques
T° fusion	> 1 600 °C[3],[4]
Solubilité	insoluble dans l'eau[5]
Masse volumique	6,1 g/cm3[3] à 20 °C
Thermochimie
ΔfH0solide	−110,2 kJ/mol[6]
Propriétés électroniques
Largeur de bande interdite	3,4 eV[7] à 300 K
Mobilité électronique	1 500 cm2/V/s[8] à 300 K
Mobilité des trous	30 cm2/V/s[9] à 300 K
Cristallographie
Système cristallin	hexagonal[10]
Symbole de Pearson	hP4
Classe cristalline ou groupe d’espace	P63mc (no 186) [10] hexagonal Hermann-Mauguin : ${\displaystyle P\ 6_{3}\ m\ c\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle C_{6v}^{4}\,}$
Notation Schönflies	C4 6v
Structure type	wurtzite
Paramètres de maille	a = 318,6 pm, c = 518,6 pm[11]
Précautions
SGH[12]
Attention H317, P280, P302+P352 et P333+P313 H317 : Peut provoquer une allergie cutanée P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P302+P352 : En cas de contact avec la peau : laver abondamment à l’eau et au savon. P333+P313 : En cas d’irritation ou d'éruption cutanée : consulter un médecin.
NFPA 704[12]
0 2 0
Composés apparentés
Autres cations	Nitrure de bore Nitrure d'aluminium Nitrure d'indium
Autres anions	Phosphure de gallium Arséniure de gallium Antimoniure de gallium
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le nitrure de gallium est un semiconducteur III-V à gap direct de 3,4 eV à 300 K. De formule chimique GaN, c'est un matériau très dur de structure cristalline de type wurtzite (système hexagonal P6₃mc, n^o 186^[10]) avec pour paramètres a = 318,6 pm et c = 518,6 pm^[11]. Il cristallise également dans le système cubique avec la structure blende (polymorphe β-GaN) selon le groupe d'espace F43m (n^o 216)^[13]. Il s'agit d'un semiconducteur à large bande interdite couramment utilisé pour la fabrication de diodes électroluminescentes (LED) bleues et dont les propriétés électroniques et optiques permettent le développement d'applications optoélectroniques, hautes fréquences et d'électronique de puissance^[14],[15]. Le GaN est ainsi le matériau permettant de produire des diodes laser violettes (longueur d'onde de 405 nm) sans devoir recourir à un doublage de fréquence non linéaire. Il est également étudié dans le cadre du développement de la technologie 5G^[16].

Le nitrure de gallium est peu sensible aux rayonnements ionisants, comme généralement les autres nitrures du groupe III, 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^[17]. 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^[18]. On retrouve le GaN comme constituant d'alliages pour MODFET (HEMT), pour certains JFET ainsi que pour diverses photodiodes.