鎵是半導體工業(yè)的基礎材料,90%用于生產(chǎn)半導體器件,GaAs晶片與GaN 發(fā)光器件是鎵應用的兩大支柱。GaAs器件具有大功率、超高頻、工作電壓高及耐高溫等硅器件不具備的優(yōu)異特性,廣泛用于手機、高性能計算機和軍工通信、雷達、衛(wèi)星等領域。GaN半導體照明節(jié)能顯著,是中國的新興產(chǎn)業(yè),2015年產(chǎn)值達4245億元。目前GaN照明器件耗鎵30~40t/a,估計未來每年有20%的增長。鎵的半導體材料還有GaP、GaSb等,用于制備光電器件。
日本、美國、韓國等是鎵的最大消費國,主要用于生產(chǎn)鎵半導體器件,美國近五年每年進口鎵 22~35t,應用比例為:GaAs 49%,GaN 及 LED 發(fā)光器件42%。
太陽能電池是鎵需求的主要增長點。砷化鎵太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高達45%,是目前光電轉(zhuǎn)換效率最高的電池,應用在如軍工、衛(wèi)星、空間站等高要求的場合。銅-銦-鎵-硒太陽能薄膜電池,具有轉(zhuǎn)換效率高、衰減小、成本低的優(yōu)點,是國內(nèi)外重點發(fā)展的民用非硅系太陽能電池,現(xiàn)開始商業(yè)化生產(chǎn)。
鎵可用于制備超導材料Nb3Ga、NbAl0.5、Ga0.5、V3Ga、Zr3Ga,熒光材料MgGa2O4、MnGa2O4,以及磁性材料Ga5Gd3O12(GGG)、Ga5Y3O12等功能材料。在釹鐵硼永磁材料中添加0.25%~0.5%的鎵,可以顯著改善磁學性能,中國是最大的釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)國,釹鐵硼年用鎵量在15t以上。
鎵的蒸氣壓低,沸點和熔點相差2000℃以上,這一特性使其可用于制造測溫范圍較寬的高溫溫度計(600~1300℃)。液態(tài)鎵及和鉍、鉛、錫、鎘、鋅、銦或鉈等組成熔點從3~60℃的一系列低熔點合金可用作核反應堆的熱交換介質(zhì)、高溫真空裝置液態(tài)密封材料、高溫測壓介質(zhì)、溫度調(diào)節(jié)器等特殊場合。
鎵和銅、錫、銀、金等制成的焊料,可用于金屬與陶瓷等材料間冷釬焊材料,用于電子器件焊接等特殊場合;鎵鉑、鎵銀和鎵鈀合金是良好的牙科材料;鎵加入鎂和鎂錫合金中能提高抗腐蝕性能;鋁合金中加入少量鎵可以增強合金的硬度;焊錫中加入微量的鎵能提高漫流性。
鎵用來制備有機合成的催化劑,如SiO2(33%)-Al2O3(5%)-Ga2O3用作碳氫油類裂化催化劑,能降低碳氫油類裂化產(chǎn)生的焦油和氣體產(chǎn)出量。硫酸鎵作為催化劑,可用于環(huán)己酮乙二醇縮酮、食用香料異丁酸異丁酯的合成。