Оксид галлия(III)

• Непосредственно из элементов:

${\displaystyle {\mathsf {4Ga+3O_{2}\ {\xrightarrow {260^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}}}}$

• Термическое разложение гидроксида галлия:

${\displaystyle {\mathsf {2Ga(OH)_{3}\ {\xrightarrow {550^{o}C}}\ Ga_{2}O_{3}+3H_{2}O}}}$

• нитрата галлия:

${\displaystyle {\mathsf {4Ga(NO_{3})_{3}\ {\xrightarrow {150^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}+12NO_{2}+3O_{2}}}}$

• сульфата галлия:

${\displaystyle {\mathsf {2Ga_{2}(SO_{4})_{3}\ {\xrightarrow {550^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}+6SO_{2}+3O_{2}}}}$

• Окисление сульфида галлия:

${\displaystyle {\mathsf {2Ga_{2}S_{3}+9O_{2}\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ 2Ga_{2}O_{3}+6SO_{2}}}}$

Оксид галлия — белый или жёлтый порошок, существует в двух модификациях:

• α-Ga₂O₃ образует кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа R 3c, параметры ячейки a = 0,4972 нм, c = 1,3402 нм, Z = 6.
• β-Ga₂O₃ — кристаллы моноклинной сингонии, пространственная группа C 2/m, параметры ячейки a = 12,214 А, b = 3,0371 А, c = 5,7981 А, β = 103,83, Z = 4.

β-форма является наиболее стабильной.

При легировании переходными металлами (в частности, железом) кристаллы оксида галлия могут приобретать магнитные свойства при комнатной температуре. Это было продемонстрировано коллективом российских учёных из ЛЭТИ, ФТИ им. Иоффе и СПбГУ^[1][2].

• Реагирует с концентрированными кислотами:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+6HCl\ {\xrightarrow {}}\ 2GaCl_{3}+3H_{2}O}}}$

• и щелочами:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2NaOH+3H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2Na[Ga(OH)_{4}]}}}$

• При сплавлении со щелочами образует метагаллаты:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2NaOH\ {\xrightarrow {150^{o}C}}\ 2NaGaO_{2}+H_{2}O}}}$

• Восстанавливается водородом до металла:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+3H_{2}\ {\xrightarrow {700^{o}C}}\ 2Ga+3H_{2}O}}}$

• Реагирует при сплавлении с хлористым аммонием:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+6NH_{4}Cl\ {\xrightarrow {250^{o}C}}\ 2GaCl_{3}+6NH_{3}+3H_{2}O}}}$

• При прокаливании в токе аммиака образует нитрид галлия:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2NH_{3}\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 2GaN+3H_{2}O}}}$

• С карбонатом цинка при высоких температурах образует шпинель^[3]:

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+ZnCO_{3}{\xrightarrow {900-1000^{o}C}}\ (ZnGa_{2})O_{4}+CO_{2}}}}$

• При сплавлении с галлием образует окись галлия(I):

${\displaystyle {\mathsf {Ga_{2}O_{3}+2Ga\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ 3Ga_{2}O}}}$

Для получения галлиево-гадолиниевого граната и других соединений галлия.

В полупроводниковой промышленности (приборы силовой электроники)^[4][5].

Благодаря свойствам сверхширокозонного полупроводника и возможности легирования оксид галлия перспективен для использования в спинтронике, а также для создания энергонезависимой резистивной памяти (RRAM), мемристоров и нейроморфных систем^[6].