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布瓦邦德朗(Paul Emile Lecoq de Boisbaudran)鎵是化學(xué)史上第一個(gè)先從理論預(yù)言,后在自然界中被發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證的化學(xué)元素。1871年,門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表中鋁元素下面有個(gè)間隙尚未被占據(jù),他預(yù)測這種未知元素的原子量大約是68,密度為5.9 g/cm³,性質(zhì)與鋁相似,他的這一預(yù)測被法國化學(xué)家布瓦邦德朗(Paul Emile Lecoq de Boisbaudran)證實(shí)了。布瓦邦德朗利用光譜分析發(fā)現(xiàn)在鋁和銦之間缺少一個(gè)元素,并從1865年開始用分光鏡尋找這個(gè)元素,他分析了許多礦物,但都沒有成功。直到1875年9月,他在閃鋅礦礦石(ZnS)中提取鋅的原子光譜上觀察到了一個(gè)新的紫色線,于是斷定這是一種新元素,并于同一年通過電解鎵的氫氧化物得到了這種新的金屬,他將此物質(zhì)命名為gallium,元素符號(hào)定為Ga。
鎵應(yīng)用到LED20世紀(jì)60年代初,金屬鎵開始引起各國的注意。砷化鎵作為一種新型優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體的研究熱興起,但砷化鎵的大規(guī)模生產(chǎn)則始于20世紀(jì)80年代。隨著砷化鎵化合物用作半導(dǎo)體材料的優(yōu)異性能不斷被發(fā)現(xiàn),砷化鎵也被廣泛應(yīng)用到微波器件、激光器和發(fā)光二極管等產(chǎn)品中。藍(lán)色LED于20世紀(jì)90年代初研究成功,白色LED的開發(fā)也隨之展開,一場"照明革命"由此開始。鎵的消費(fèi)量劇增,再加上商業(yè)炒作,鎵的價(jià)格大幅上漲。經(jīng)過近20年的發(fā)展,白色LED照明技術(shù)已經(jīng)取得巨大成就。與傳統(tǒng)的照明技術(shù)相比,LED照明技術(shù)具有高效節(jié)能、超長壽命、綠色環(huán)保、光效率高等優(yōu)勢而受到世界各國政府的支持。目前,對(duì)砷化鎵的研究和生產(chǎn)已大部分轉(zhuǎn)向了LED產(chǎn)業(yè)。
砷化鎵應(yīng)用到太陽能電池雖然全球鎵的需求量自2005年以來只增加了26.68%,但鎵的消費(fèi)領(lǐng)域卻發(fā)生了很大的變化。原來金屬鎵用于制造GaAs、GaP體材料,但作為體材料增加的速度有限。雖然LED、集成電路、激光器和太陽能電池等發(fā)展規(guī)模在不斷增大,但以鎵金屬量來計(jì)算,鎵的消費(fèi)量還是比較少。由于鎵的化合物用作半導(dǎo)體材料具有很大的優(yōu)異性,因而半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)鎵的需求將會(huì)穩(wěn)步增長。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的數(shù)據(jù),2014年全球精鎵產(chǎn)量約為170噸,粗鎵為440噸,世界粗鎵產(chǎn)能為680噸,精鎵為230噸,回收產(chǎn)能為200噸。2014年粗鎵產(chǎn)量與2013年的350噸相比上漲了25.7%,精鎵產(chǎn)量較2013年200噸下滑了15%。
中國、德國和烏克蘭是當(dāng)今世界三大粗鎵生產(chǎn)國,其他粗鎵生產(chǎn)國還包括匈牙利、韓國和俄羅斯。2012年,哈薩克斯坦也是粗鎵主要生產(chǎn)國,但2013年該國未生產(chǎn)粗鎵。
中國、日本、英國、美國以及斯洛伐克為精鎵的主產(chǎn)國,而加拿大、德國、日本、英國以及美國則是當(dāng)今世界鎵主要回收國。
日本一直是世界上金屬鎵消費(fèi)量最大的國家,其次是美國、歐洲、韓國和中國。隨著中國半導(dǎo)體、太陽能電池等用鎵行業(yè)的不斷發(fā)展,預(yù)計(jì)未來中國對(duì)鎵的需求增長速度將高于全球其他國家。隨著鎵消費(fèi)量的不斷增長以及鎵應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,金屬鎵的重要性也被越來越多的國家注意到。我國已經(jīng)于2011年將鎵列為戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬,計(jì)劃在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)︽夁M(jìn)行戰(zhàn)略儲(chǔ)備,而美國、日本數(shù)年前就已經(jīng)將金屬鎵定位為“戰(zhàn)略資源”,歐盟則將鎵列入了“緊缺名單”。