Galliumnitrid
| Galliumnitrid | |
| Chemismus | GaN |
| Kristallsystem | hexagonal (kubisch) |
| Kristallklasse | ___ |
| Farbe | farblos, weiß, grau, gelb |
| Strichfarbe | ___ |
| Härte | ___ |
| Dichte | 6,15 |
| Glanz | Glasglanz |
| Opazität | durchsichtig bis undurchsichtig |
| Bruch | ___ |
| Spaltbarkeit | gut |
| Habitus | ___ |
| häufige Kristallflächen | (0001) |
| Zwillingsbildung | ___ |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindex | ca. 2,5 bei 400 nm |
| Doppelbrechung | ___ |
| Pleochroismus | ___ |
| optische Orientierung | ___ |
| Winkel/Dispersion der optischen Achsen |
___ |
| weitere Eigenschaften | |
| chemisches Verhalten | sehr stabil gegen viele Säuren |
| ähnliche Minerale | ____ |
| Radioaktivität | nicht radioaktiv |
| Magnetismus | nicht magnetisch |
| besondere Kennzeichen | ___ |
| Kristallstruktur | Wurtzit (stabil), Zinkblende, Steinsalz (Hochdruckphase) |
| Gitterkonstante | Wurtzit: c = 0,5185 nm, a = 0,3189 nm; Zinkblende: a = 0,452 nm |
| Bandabstand | Wurtzit: 3,39 eV; Zinkblende: 3,2 eV |
Galliumnitrid (GaN) ist ein breitlückiger (wide bandgap) Halbleiter, der in der Optoelektronik insbesondere für blaue, weiße und grüne LEDs und für Hochleistungs-, Hochtemperatur- und Hochfrequenzfeldeffekttransistoren Verwendung findet. Darüber hinaus ist er für Sensorikanwendungen geeignet. Es lässt sich durch Dotieren mit z.B. Mn wahrscheinlich ein bei Raumtemperatur magnetischer Halbleiter realisieren, wie er für die Spintronik von Interesse ist.
GaN kristallisiert vorzugsweise in der (hexagonalen) Wurtzit-Struktur, die kubische Zinkblende-Modifikation ist nicht stabil.
Das Material wurde um 1930 zum ersten Mal synthetisiert und 1969 von Maruska und Tietjen erstmals mittels HVPE epitaktisch als Schicht aufgewachsen. 1971 gelang Manasevit, Erdmann und Simpson zum ersten Mal über MOCVD das Wachstum von GaN, was als wichtiger Schritt in der weiteren Entwicklung gelten kann.
Das Hauptproblem in der Herstellung von Bauelementen lag und liegt an der Schwierigkeit, aus GaN große Einkristalle herzustellen, um daraus hochwertige GaN-Wafer zu fertigen, und an der für fast alle optoelektronischen Bauelemente notwendigen p-Typ Dotierung. Die Qualität der (heteroepitaktischen) Schichten auf Fremdsubstraten, typischerweise Saphir, wurde durch die Arbeiten der Gruppe von Akasaki und von Nakamura Ende der 1980er Jahre soweit gesteigert, dass anschließend der Gruppe von Akasaki 1988 erstmals die p-Typ-Dotierung gelang, dann 1992 auch [Shuji Nakamura] mit einem anderen Ansatz. Dies führte zur ersten kommerziellen blauen LED, die, inzwischen erweitert um weiße und grüne LEDs sowie blaue Laser, seit 1993 von [Nichia] vertrieben wird.
Bis dahin basierten blaue LEDs auf dem Material Siliziumcarbid, das als indirekter Halbleiter für eine effiziente Lichtemission schlecht geeignet ist.