背景及概述
硒化镓（GaSe，CAS：12024-11-2）是典型的III-VI族层状半导体功能晶体材料，凭借独特的光电性能与二维可剥离特性，成为非线性光学、光电子器件及前沿纳米材料领域的核心原料。硒化镓为暗棕色片状闪光晶体，晶体依靠微弱范德华力堆叠形成层状结构，机械柔韧性优异，可轻松剥离为单层或少层二维纳米片，具备显著的量子限域效应。
图1 硒化镓晶体结构
特性
硒化镓室温光学带隙约2.03eV，体相为间接带隙半导体，剥离至单层后可转变为直接带隙，大幅提升光电响应效率与光致发光性能，同时拥有极大的二阶非线性光学系数[1]，远超传统铌酸锂材料，光学应用优势突出。硒化镓不易分解，微耐潮湿环境，但长期接触高温、强氧化剂会发生氧化变质，需密封惰性气氛保护储存。
制备工艺
采用高温固相合成法制备硒化镓，以高纯金属镓与硒粉为1:1化学计量原料，在真空或氩气惰性氛围下，升温至650至800℃进行高温固相反应，直接合成硒化镓粗晶；辅以化学气相传输法、物理气相沉积法可制备高纯度单晶与超薄薄膜，产物纯度高、结晶性好，可满足高端器件制备需求。
应用
依托优异的光电与光学特性，硒化镓应用场景十分广泛，非线性光学领域可用于激光倍频、红外光调制、太赫兹波转换器件，是高端激光系统的关键核心材料；光电子领域可制备可见光探测器、光电晶体管、光伏电池、红外传感元件，感光灵敏度高、响应速度快。同时，剥离后的二维硒化镓可构筑异质结功能器件，用于高灵敏度化学与生物传感器，在新能源、微电子、精密光学行业应用前景广阔。作为性能优异的层状半导体材料，硒化镓持续在前沿光电子技术、新型功能器件研发中发挥重要作用。
参考文献
[1]Nowek, Andrzej; Leszczynski, Jerzy.Hartree-Fock and Post-Hartree-Fock Study on Molecular Structures and IR Spectra of HGaX and HXGa (X = O, S, and Se) Systems.[J]Journal of Physical Chemistry, 1994, vol. 98, # 50, p. 13210 - 13214, 10.1021/j100101a021.