Gallium

Gallium wurde 1875 vom französischen Chemiker Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran entdeckt. Zuvor sagte der russische Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejeff die Existenz eines Elements voraus, das im Periodensystem zwischen Aluminium und Indium liegen würde. Das damals noch unentdeckte Element, wurde als Eka-Aluminium bezeichnet. Zu Ehren seines Vaterlandes gab Lecoq de Boisbaudran seiner Entdeckung den Namen Gallium.

Gallium blieb lange unbeachtet, da es nicht wirtschaftlich aus Erzen gewonnen werden konnte. Aufgrund der schlechten Verfügbarkeit und des dadurch resultierenden hohen Preises war das Interesse an dem Element Gallium und seiner Chemie gering.

Mit der Entdeckung der Halbleitereigenschaften von Galliumverbindungen nahm das Interesse an an dem Element zu.

Im Jahr 2024 lag der weltweite Galliumverbrauch schätzungsweise bei 600 Tonnen im Jahr. Der wichtigste Verbraucher ist die Elektronik- und Halbleiterindustrie.
Rund drei Viertel des Galliums wird für die Herstellung Gallium-Nitrid- (GaN) und Gallium-Arsenid-(GaAs)-Wafern verwendet. GaAs und GaN übertreffen Silizium als Halbleitermaterial hinsichtlich Geschwindigkeit, Hitzebeständigkeit und Energieeffizienz.

GaAs-Wafer werden in 5G- und 6G-Mobilfunkchips, Satelliten- und Radarsysteme und in der Optoelektronik (LEDs, Laserdioden, Solarzellen) verwendet.

Schnellladegeräte, Wechselrichter für Elektrofahrzeuge, Rechenzentren, Glasfaser und
Verteidigungssysteme wie Radare nutzen GaN-Halbleiter.

Kleinere Galliummengen werden auch in der Medizin und der Forschung verwendet.

Gallium fällt als Nebenprodukt der Aluminium- und Zinkherstellung an. Bauxit und Sphalerit sind daher die bedeutendsten Minerale. Bei Gallium ist Chinas Monopol besonders spürbar. Das Land kontrolliert zwischen 80 und 95 Prozent der Produktion. Führender Galliumhersteller ist China Germanium, ein Tochterunternehmen von Yunnan Chihong Zinc & Germanium, sowie der staatliche Aluminiumkonzern Chinalco.

Bis 2015 zählte die in Deutschland ansässige Firma Ingal Stade zum größten Galliumproduzenten außerhalb Chinas. Doch 2016 wurde der Betrieb eingestellt.

Flüssigkristalle aus organischen Verbindungen werden in optischen Anzeigen als Galliumersatz in LEDs eingesetzt.

Komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Leistungsverstärker auf Siliziumbasis konkurrieren mit GaAs-Leistungsverstärkern in Mobiltelefonen der mittleren Preisklasse der dritten Generation (3G).

Indiumphosphid-Komponenten können GaAs-basierte Infrarot-Laserdioden in einigen Anwendungen mit spezifischen Wellenlängen ersetzen, und Helium-Neon-Laser konkurrieren mit GaAs in Anwendungen mit sichtbaren Laserdioden.

Silizium ist der Hauptkonkurrent von GaAs in Solarzellenanwendungen.

In vielen verteidigungsbezogenen Anwendungen werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften GaAs- und GaN-basierte Schaltkreise eingesetzt, für die es keine wirksamen Ersatzstoffe gibt.