镓元素在元素周期表中处于第四周期、第ⅢA族,是一种低熔点、高沸点的稀散金属,纯镓的熔点仅为29.78℃,沸点却高达2204.8℃。统计数据显示,金属镓在全球中主要分布在中国、德国、法国、澳大利亚、哈萨克斯坦等国,其中我国镓资源储量占世界总量的95%以上,主要分布在山西、贵州、云南、河南、广西等地。
镓的应用非常广泛。在电子产业,制备半导体的材料就有砷化镓、磷化镓、磷砷化镓、磷化铝镓、砷铝化镓等,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。据统计,目前镓主要用于电子产业中的半导体产业,半导体对镓的使用量达到了镓总消耗量的80%-85%。
镓金属另一个重要的应用是太阳能电池,我国能够在光伏电池领域独霸全球,一个重要的原因就是找到了铜铟镓硒薄膜(CIGS)电池,其在成本、大批次生产、光电转换率等方面具有突出的优势。另外还有砷化镓三五族太阳能电池,该电池具有良好的耐热、耐辐射等特性,被广泛用于航天和军工领域。
氮化镓则是重要的第三代半导体材料。氮化镓作为第三代半导体材料,有更高的禁带宽度,是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。氮化镓比硅的输出功率高900倍,有着易散热、体积小、损耗小、功率大、耐高温、开关快、电阻低、耐高压等特点,下游应用包括微波射频器件、电力电子器件、光电器件等。
此外,镓金属在合金、医学、玻璃制造、化学工业等领域都有着重要的应用。比如在氢能源运输上,传统的金属铝表面极易氧化生成致密氧化铝薄膜,将低熔点的金属镓与铝形成合金便能够解决这个问题。锗在化学元素周期表中位于第4周期、第IVA族。统计数据显示,近年来中国锗产量一直稳占全球总产量的70%,是世界第一大锗生产国。不过,根据美国地质调查局所出示的最新勘测报告显示,全球已探明8600吨锗储量中,美国独占鳌头达到3870吨。紧随其后的中国,探明储量为3500吨。从这方面来看,我国对锗供应的影响并不如镓那么大。
不过,有业内人士表示,中美之间锗的存在形态不同,中国是从煤炭中获取原生锗,这也是最经济实惠获取锗的方法。而美国的锗是和铅、锌相伴而生,获取费用会更加高昂,并且共同产出的铅、锌很难在美国本土被消耗完。另外,美国开采锗还可能带来硫排放的问题,这将进一步提升开采成本。 |