砷化镓：你们对力量一无所知！

总编：陈明嘉

资料整理：薛佳龙 李岚凇

文字编辑：纪晓葭 杨远哲

图片编辑：杨远哲

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“天哪，是砷化镓！”砷化镓一出场，便引来无数材料界迷妹的尖叫。砷先生今天却是很帅气呢，看他身穿深蓝的钢化玻璃燕尾服，胸带红褐色EVA牌的蝴蝶领结，俨然一副上帝之子的样子。

    小编不以为意：“什么鬼啊，我连字都不会念……”

    于是砷（shēn）化（huà）镓（jiā）深邃的目光扫向小编：“凡人，是时候让你见识我的力量了！”

砷化镓轻咳一声，理了理领结：“我，砷化·gallium arsenide·镓，代号GaAs，来自伟大的半导体家族。1954年，神隐多年的我被伯乐相中，凭着出色的光电效应能力跻身化合物贵族，得到了为皇帝·Solar panel效力的机会。几十年来，纵使不被人理解，纵使满身伤痕，我在IBM、Loffle等爸爸的帮助下，终于克服了转化率远低于理论值（27%）等问题，降低了自身表面的复合速率，经历从同质外延到异质外延，从单结到多结叠层结构的蜕变，成为了如今的高富帅——自成名以后胆敢质疑我的，呵，凡人，你还是头一个。”

    小编：“……救命这家伙有毒！”

｛注｝光电效应：光（电磁波）具有波粒二相性，可以视为由一个一个的光子构成。光子打在太阳能板中间的电子上，把电子击飞，于是电子飞了出去，就在太阳能板中形成了电流，光能转化成电能。

迷妹的尖叫还在继续：“砷化镓男神！今天也好帅气呢！简直像是在闪闪发光一样！”砷化镓邪魅一笑：“呵，这是乃是我伟大的半导体家族神圣的血统所致——我能以此身制造出P-N结，电流通过它，便可以直接发光，因此把我放入发光二极管制作太阳能板是极好的。此外，我还有别的特长，那就是用作功能元件，在微波振荡、毫米波放大、光通讯等方面都有着很大作用。怎么样，凡人，是不是被我迷倒了？”

｛注｝关于P-N结（大概长这样）（不想看详细原理的话可以直接下拉至红字部分（笑））：

P型半导体：成电中性，中间有的地方缺电子（即有带有正（Positive）电荷的空穴）。

N型半导体：成电中性，中间有多余电子（带负（Negative）电荷）到处游荡。

于是当我们用某种技术做出一块一边是P型，一边是N型的半导体时，两者交界区域即称为P-N结。于是当我们给它加一外加电场——

P型半导体中靠带有正电荷的空穴导电，N型半导体处则靠带有负电荷的自由电子导电，因此P型半导体中空穴移动方向与电流方向相同，N型半导体中电子移动方向则与电流方向相反；

所以当电流方向为P→N时，P型半导体处的空穴顺着电流方向N处移动；N型半导体处自由电子逆着电流方向向P处移动；然后P型半导体中的空穴穿过P-N结到N型半导体中与其中的电子结合；N型半导体中的电子穿过P-N结到P型半导体中填入其中的空穴——

然后P-N结就导电了（有的材料制成的二极管则在电子与空穴结合时会以发光的形式放出能量，于是我们就制作出了发光二极管）。

而当我们反过来，让电流方向为N→P时，P型半导体中的空穴顺着电流方向远离P-N结；N型半导体中的电子逆着电流方向也远离P-N结，于是只有P-N结在中间寂寞无奈没有正电荷也没有负电荷通过——

然后P-N结就不导电了。

简而言之，电流方向由P到N，电流便能通过（依材料不同可能还能发光），反着就通不过，形成单向导电性。

所以P-N结是构成二极管、三极管及可控硅等许多半导体器件的基础。

“好吧，你是有点用处，可我怎么觉得你的位置硅先生也能胜任呢？”

    砷化镓冷笑三声：“天真！我的光谱响应性和空间太阳光谱匹配能力都比那家伙好。硅电池的理论光电转化率大概为23%，而用我做成的单结电池理论效率达到27%，而我做成的多结电池，理论效率更超过50%；同时在耐温性方面，硅光电池在200℃就已经娇气得不能运行，但是我在250℃的条件下仍可以正常工作！”

   （硅：为什么你会这么熟练啊！你到底要把我甩开多远你才甘心啊！？）

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    “然而人无完人，料无完料，我还是不能否认我的物理性质更脆，在加工时更容易碎裂，这就加大了制作的难度——”

    机智的小编立马接住话头：“我知道怎么解决！把你其制成薄膜，并使用衬底加硬——在这里我觉得锗[Ge] 就可以做到。可是这样的技术仍然是一个难关……”

   “是的，所以我未来的漫漫征途仍多为迷雾所掩藏…”砷化镓故作深沉地点了点头。   

跟着砷化镓先生，我们来到了他家族的密室（？）里。在这里，有无数砷化镓的弟弟正在生成。

    “看这些穿白大褂的家伙，他们正在惰性气体环境下，用610度,101kPa的砷蒸气和1250度的镓合成砷化镓单晶。ＬＯＯＫ，这是一块已经合成了的立方硫化锌型GaAs单晶。”

（ＬＯＯＫ，这是一块已经合成了的立方硫化锌型GaAs单晶…的晶胞）

小编：“恩……的确是有着一种非比寻常的美丽呢。”（恩…对不起有点抽象）

    “你知道，我砷化镓主要的用途就是制作太阳能板。太阳能板的主要结构是钢化玻璃、ＥＶＡ、电池片、背板、铝合金保护压件、接线盒和硅胶等，其中大多数部件都是用来密封、加固和保护电池片的，而我就是电池片的原料，通过自身出色的光电效应能力来进行发电，可见我在整个太阳能板发电过程中有着举足轻重的地位！”砷化镓先生一下子变得十分严肃。

　

“哇，太阳能板诶～是那种屋顶上的小板板吗？”小编星星眼。

　　砷化镓摇摇指头：“Ｔｏｏ　ｎａｉｖｅ．那只是太阳能发电领域的冰山一角。实际上，广义的太阳能板的应用在生活中不胜枚举：在用户太阳能电源方面，小型太阳能板大多用于边远无电地区（如高原、海岛、牧区、边防哨所等）的军民生活用电，如照明、电视、收录机等，像那些大功率的光伏水泵也是依靠太阳能板为无电地区解决用水问题的。”

　　小编懵懂发问：“这么说，听起来很高端的太阳能发电，其实只在边远地区出现喽？”

　　“当然不是，在家庭的照明方面，城市的交通领域、通讯领域，国家的石油、海洋、气象领域，太阳能发电无处不在。在未来，还会有更多的行业牵涉其中，例如光伏电站的兴建，太阳能汽车的普及，甚至太阳能建筑、再生发电系统、卫星航天器等等……唉，我预感到，我的身价又将暴涨啊。凡人，不趁着大好机会，和我一起捞一票吗？”

　　小编：“求抱大腿！”

　　于是，小编和砷化镓幸福地生活在了一起【大雾。