砷化鎵 （化學式 ：GaAs ）是鎵 和砷 兩種元素 所合成的化合物 ，也是重要的IIIA族 、VA族 化合物半导体 材料，用來製作微波 積體電路 [ a] 紅外線 發光二極體 、半导体激光器 和太陽電池 等元件。
GaAs化合物半导体特别适合应用于无线通信中的高频传输领域，现在越来越多被应用于射频前端器件，这是因为GaAs化合物半导体电子迁移率比传统的硅快，且具有抗干扰、低噪声与耐高电压、耐高温与高频使用等特性，在4G与5G时代有高度需求。[ 2]
砷化镓是重要的化合物 半导体材料 ，外观呈亮灰色，具金属 光泽、性脆而硬。常温下比较稳定。加热到873K 时，外表开始生成氧化物 形成氧化膜包腹。常温下，砷化镓不与盐酸 、硫酸 、氢氟酸 等反应，但能与浓硝酸 反应，也能与热的盐酸和硫酸作用。
砷化镓天然存量稀少，通常采用镓 和砷 直接化合 的方法，其中水平区域熔炼法是普遍采用的方法。通过区域提纯便可获得单晶 。
采用间接的方法也可获得砷化镓。如一氯化镓 蒸气 还原 来制备砷化镓；Ga(CH3 )3 AsH3 在一定温度下，发生热分解 得到砷化镓。
4GaCl + 2H2 + As4 → 4GaAs + 4HCl
Ga(CH3 )3 + AsH3 → GaAs + 3CH4
電子物理特性
砷化鎵擁有一些比矽 還要好的電子特性，如較高的飽和電子速率 电子迁移率 ，使得砷化鎵可以應用於高於250 GHz的場合。如果等效的砷化鎵和Si元件同時都操作在高頻時，砷化鎵會擁有較少的雜訊 。也因為砷化鎵有較高的击穿电压 ，所以砷化鎵比同樣的Si元件更適合操作在高功率的場合。因為這些特性，砷化鎵電路可以運用在行動電話 、衛星 通訊、微波點對點連線、雷達 系統等地方。砷化鎵曾用來做成Gunn diode （中文翻做「甘恩二極體」或「微波二極體」，中国大陆地区叫做「耿氏二极管」）以發射微波。現今以矽為基材而製成的RF CMOS 雖可達到高操作頻率及高整合度，但其先天物理上缺點如击穿电压較低、基板於高頻環境易損耗、訊號隔離度不佳、低輸出功率密度等，使其在功率放大器及射頻開關應用上始終難以跟砷化鎵匹敵[ 3]
能隙
砷化鎵的另一個優點是直接能隙 間接能隙 LED 和運用在雷射 領域，可是發光效率 仍不甚理想。 切換速度
因為砷化鎵的切換速度快，所以被認為是半導體的理想材料。1980年代時，大眾普遍認為微電子市場的主力材料將從矽換成砷化鎵，首先試著嘗試切換材料的有超級電腦 之供應商克雷公司 、Convex電腦公司 Alliant電腦系統公司 CMOS 微處理器技術的領導地位。Cray公司最後終於在1990年代早期建造了一台砷化鎵為基礎的機器，叫Cray-3 硅谷图形公司 收購；經種種難關，在2000年後原名復活。
抗天然輻射
砷化鎵比矽更不會受到自然輻射 的干擾，不易產生錯誤訊號[ 4]
地球表面有大量可提煉出矽的原料－矽酸鹽 礦，所以與砷化鎵相比，提煉成本較低。矽基材的製程在業界已進入量產期許久，製造成本低廉；且矽也有較好的物理應力，可製成大尺寸的晶圓 ，進一步降低生產成本。矽工業已發展到規模經濟（透過高產能以降低單位成本）的階段，更降低了業界使用砷化鎵的誘因。
矽來源多且很容易轉換成二氧化矽 （在電子元件中是優良絕緣體 ），而二氧化矽可以輕易地被整合到矽電路中，且兩者擁有很好的界面特性。反觀，砷化鎵很難產生一層穩定且堅固附著在砷化鎵上的絕緣層。
矽擁有很高的電洞 移動率，在需要CMOS邏輯時，高電洞率可以達成高速的P-通道場效應電晶體 。如果需要快速的CMOS結構，雖然砷化鎵的電子移動率快，但因為功率消耗高，所以砷化鎵電路較難被整合到矽電路內。
因為砷化鎵和砷化鋁 （AlAs）的晶格常數 幾乎一樣，可以利用分子束外延 （molecular beam epitaxy, MBE）或有機金屬氣相磊晶 （metal-organic vapour phase epitaxy，MOVPE，也稱做有機金屬化學氣相沉積法 ），在砷化鎵上輕易地形成異質的結構，生長出砷化鋁或砷化鋁鎵 x Ga1-x As）合金；且因為生長出的合金層應力 小，所以幾乎可以任意調整生長厚度。
砷化鎵的另一個重要應用是高效率的太陽電池 。1970年時，Zhores Alferov 和他的團隊在蘇聯 做出第一個砷化鎵異質結構的太陽電池[ 5] [ 6] [ 7] Ge 和InGaP 三種材料做成的三接面太陽電池有32%以上的效率，且可以操作在2,000 suns下的劇烈強光。這種太陽電池曾運用在美國NASA 探測火星 表面的機器人勇气号火星探测器 （Spirit Rover）和机遇号 （Opportunity Rover），且許多太空載具的太陽電池板陣列都是出於砷化鎵。
利用布里奇曼-史托巴格法 （Bridgman–Stockbarger technique ）可以製造出砷化鎵的單晶 ，因為砷化鎵的力學特性，所以柴可拉斯基法 （Czochralski process ）很難運用在砷化鎵材料的製作。
砷化鎵的毒性至今仍沒有被很完整的研究。因為它含有砷 ，經研究指出，砷是有毒 的，也是一種致癌物質 。但因為砷化鎵的晶體 很穩定，所以如果身體吸收了少量，其實是可以忽略的（指「短時間」，長時間仍有累積成生物毒性，需要不定期體檢） 。當要做晶圓抛光 製程（晶圓 使表面微粒變小）時，表面的區域會和水起反應，釋放或分解出少許的砷。就環境、健康和安全等方面來看砷化鎵（就像是三甲基鎵 有機金屬 前驅物的工業衛生監控研究，都最近指出以上的觀點。[ 8]
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腳注 引用
^ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398
^ GaAs射频器件市场 2020年进入新一波成长期 (PDF) . 中国电子报 (总第4271期) (中国电子报社). 2019年7月16日 星期二 [2020年7月2日] . （原始内容存档 (PDF) 于2020年7月3日）. ^ 砷化鎵應用就在你身邊（2）─衛星通訊與光通訊 （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ），[2009-10-29]，黃書瑋，DigiTimes電子時報 ，大椽股份有限公司^ 顧客關係管理對顧客滿意度與忠誠度影響之研究－以台灣砷化鎵半導體磊晶廠為例 （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）。中原大學 ／企業管理研究所／93／碩士研究生：莊玉玲。指導教授：廖本哲，NCL （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ Alferov, Zh. I., V. M. Andreev, M. B. Kagan, I. I. Protasov, and V. G. Trofim, 1970, ‘‘Solar-energy converters based on p-n AlxGa12xAs-GaAs heterojunctions,’’ Fiz. Tekh. Poluprovodn. 4, 2378 (Sov. Phys. Semicond. 4, 2047 (1971))]
^ Nanotechnology in energy applications 互联网档案馆 的存檔 ，存档日期2009-02-25., pdf, p.24^ Nobel Lecture （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ） by Zhores Alferov , pdf, p.6^ Shenai-Khatkhate, Deodatta V.; Goyette, Randall J.; DiCarlo Jr., Ronald L.; Dripps, Gregory. Environment, health and safety issues for sources used in MOVPE growth of compound semiconductors. Journal of Crystal Growth (Elsevier BV). 2004, 272 (1-4): 816–821. ISSN 0022-0248 doi:10.1016/j.jcrysgro.2004.09.007
