Fosforek galu (GaP) należy do rodziny półprzewodników złożonych z pierwiastków III i V grupy układu okresowego. Ten stosunkowo mało znany materiał odgrywa jednak bardzo ważną rolę w rozwoju współczesnej optoelektroniki, czujników, a także w specjalistycznych układach elektronicznych. GaP łączy w sobie cechy klasycznych półprzewodników, takich jak krzem, z możliwością precyzyjnego kontrolowania własności optycznych dzięki doborowi domieszek i tworzeniu struktur wielowarstwowych. Zrozumienie sposobu jego wytwarzania, parametrów fizycznych oraz obszarów zastosowań ma kluczowe znaczenie dla wielu gałęzi zaawansowanego przemysłu.
Charakterystyka fizyczna i strukturalna fosforku galu
Fosforek galu to związek chemiczny galu (Ga) i fosforu (P), o stechiometrii zbliżonej do GaP. Jest to półprzewodnik z szeroką przerwą energetyczną, należący do grupy tzw. związków III–V. Oznacza to, że powstaje z połączenia pierwiastka z grupy III (gal) i pierwiastka z grupy V (fosfor). Pod względem strukturalnym GaP krystalizuje najczęściej w strukturze **cynkblendu** (strukturze typu ZnS), o sieci kubicznej. Taka budowa wpływa na jego właściwości elektroniczne i optyczne, w szczególności na sposób przechodzenia elektronów pomiędzy pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa.
Przerwa energetyczna w GaP jest stosunkowo duża i wynosi około 2,26 eV w temperaturze pokojowej. Co istotne, jest to materiał o tzw. pośredniej przerwie energetycznej (indirect bandgap). Oznacza to, że maksimum pasma walencyjnego i minimum pasma przewodnictwa znajdują się w różnych punktach przestrzeni pędów (różnych punktach strefy Brillouina). W praktyce przekłada się to na mniej efektywną emisję światła w porównaniu do półprzewodników o bezpośredniej przerwie energetycznej, takich jak arsenek galu (GaAs) czy azotek galu (GaN). Pomimo tej pozornej wady, odpowiedni dobór **domieszkowania** i tworzenie stopów (np. GaAsP) umożliwia projektowanie bardzo sprawnych diod elektroluminescencyjnych o określonej długości fali.
Jedną z ważniejszych cech GaP jest jego przezroczystość dla promieniowania w pewnym zakresie widma widzialnego i bliskiej podczerwieni, co w połączeniu z dobrymi własnościami mechaniczno-termicznymi czyni go interesującym materiałem dla optyki i optoelektroniki. Wysoka twardość, odporność chemiczna oraz stabilność w stosunkowo wysokich temperaturach powodują, że GaP znajduje zastosowanie także w warunkach, w których klasyczne materiały szklane lub polimerowe nie sprawdziłyby się ze względu na degradację bądź nadmierne odkształcenia.
Pod względem elektrycznym fosforek galu, podobnie jak inne półprzewodniki, może być domieszkowany, aby uzyskać przewodnictwo typu n lub typu p. Domieszki donorowe (np. siarka, selen, tellur) zwiększają koncentrację elektronów, natomiast domieszki akceptorowe (np. cynk, magnez) zwiększają koncentrację dziur. Poprzez odpowiednie sterowanie domieszkowaniem można tworzyć złącza p–n, które są podstawą działania diod, tranzystorów oraz szeregu innych elementów półprzewodnikowych. Ważnym aspektem jest również możliwość tworzenia heterostruktur, w których GaP łączy się z innymi materiałami III–V, pozwalając na precyzyjną inżynierię pasma energetycznego.
Istotnym parametrem z punktu widzenia zastosowań jest również współczynnik załamania światła oraz dyspersja. GaP charakteryzuje się stosunkowo wysokim współczynnikiem załamania (rzędu 3,1–3,3 dla światła z zakresu widzialnego), co czyni go przydatnym materiałem na elementy optyczne takie jak soczewki, pryzmaty czy okna optyczne w pewnych zakresach długości fal. Jednocześnie wysoki współczynnik załamania umożliwia bardzo silne prowadzenie światła w strukturach falowodowych, co otwiera drogę do tworzenia zintegrowanych układów fotonicznych.
Metody produkcji i przetwarzania fosforku galu
Wytwarzanie wysokiej jakości kryształów fosforku galu jest procesem technicznie złożonym i kapitałochłonnym. Wymaga utrzymania ekstremalnej czystości chemicznej, precyzyjnej kontroli temperatury oraz ciśnienia, a także zaawansowanych metod kontroli defektów krystalicznych. W zależności od przeznaczenia, GaP może być produkowany w formie monokryształów (płytek podłożowych), cienkich warstw epitaksjalnych, mikroskopijnych struktur (np. nanodrutów) czy proszków wykorzystywanych w specjalistycznych kompozytach.
Wzrost monokryształów GaP
Podstawą przemysłowej produkcji GaP jest wzrost monokryształów, które następnie są cięte na cienkie podłoża (wafery) używane do budowy struktur urządzeń półprzewodnikowych. Jedną z klasycznych metod wytwarzania monokryształów jest metoda Bridgmana, w której stopiony materiał jest powoli krystalizowany w kontrolowanych warunkach temperatury i gradientu cieplnego. Inną metodą jest modyfikacja techniki Czochralskiego, choć ze względu na wysoką prężność par fosforu podczas topienia i krystalizacji GaP, procesy te są trudniejsze niż w przypadku krzemu.
Ze względu na lotność fosforu, konieczne jest stosowanie zamkniętych retort i odpowiedniego nadciśnienia cząsteczkowego fosforu, aby uniknąć rozkładu związku podczas topnienia. Często wykorzystuje się również związki pośrednie (np. fosforowodór) w celu zapewnienia odpowiedniej równowagi chemicznej w fazie gazowej. Kontrola składu chemicznego, jednorodności i minimalizacja defektów takich jak dyslokacje, wtrącenia czy pęknięcia są kluczowe dla uzyskania wysokiej jakości podłoży.
Epitaksja: wzrost warstw cienkich GaP
Nowoczesne urządzenia półprzewodnikowe rzadko bazują na całym monokrysztale z jednego materiału. Zamiast tego wykorzystuje się cienkie warstwy o precyzyjnie kontrolowanej grubości, składzie i poziomie domieszkowania, które są nanoszone na podłoże. W przypadku GaP najczęściej stosuje się metodę epitaksji z fazy gazowej z reagentów metalorganiczych (MOVPE lub MOCVD) oraz epitaksję z wiązek molekularnych (MBE).
- MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) polega na wprowadzaniu do reaktora lotnych związków galu (np. trimetylogalu) oraz fosforu (np. fosforowodoru, PH₃), które rozkładają się termicznie na podgrzanym podłożu, tworząc cienką warstwę GaP. Proces ten umożliwia precyzyjne sterowanie składem, a także tworzenie stopów (GaAsP, AlGaP i innych).
- MBE (Molecular Beam Epitaxy) to metoda próżniowa, w której strumienie atomów lub cząsteczek galu i fosforu są kierowane na podłoże w ultrawysokiej próżni. Pozwala ona na niezwykle kontrolowany wzrost warstw atom po atomie, co jest szczególnie ważne przy wytwarzaniu struktur kwantowych, superkrat czy złożonych heterostruktur.
W obu przypadkach kluczowe jest dopasowanie stałej sieci krystalicznej pomiędzy warstwą GaP a podłożem (np. GaP, Si, GaAs lub innymi materiałami). Niewielka różnica w stałej sieci może prowadzić do naprężeń i powstawania defektów, co bezpośrednio wpływa na parametry elektryczne i optyczne końcowych urządzeń. Z tego względu inżynieria **heterostruktur** jest niezwykle złożonym zagadnieniem i wymaga szerokiej wiedzy z zakresu fizyki ciała stałego oraz technologii materiałowej.
Domieszkowanie i obróbka po wzroście
Po wytworzeniu kryształów lub warstw GaP konieczne jest wprowadzenie domieszek, formowanie struktur złączowych oraz przeprowadzenie serii obróbek cieplnych i chemicznych. Domieszkowanie może być realizowane na etapie wzrostu (in situ), gdy do reaktora wprowadza się dodatkowe prekursory (np. wybranych metali lub gazów zawierających odpowiednie pierwiastki), lub po wzroście, poprzez dyfuzję w wysokiej temperaturze czy implantację jonową.
W przypadku diod elektroluminescencyjnych bazujących na GaP, szczególne znaczenie ma odpowiedni dobór domieszek aktywnych optycznie, które tworzą centra rekombinacyjne dla elektronów i dziur, umożliwiając wydajną emisję światła. Po procesach domieszkowania przeprowadza się zwykle obróbkę termiczną (annealing), mającą na celu usunięcie uszkodzeń sieci krystalicznej i aktywację elektryczną domieszek.
Następne etapy to klasyczne procesy znane z **mikroelektroniki**: litografia (najczęściej fotolitografia), trawienie (mokre lub plazmowe), osadzanie cienkich warstw przewodzących, dielektrycznych i ochronnych, a także metalizacja kontaktów. Cała linia technologiczna wymaga pracy w pomieszczeniach czystych (cleanroom), gdzie kontroluje się stężenie cząstek pyłu, wilgotność, temperaturę oraz czystość chemiczną używanych reagentów.
Specjalne formy: nanostruktury i kompozyty
Oprócz klasycznych monokryształów i warstw epitaksjalnych rośnie zainteresowanie nanostrukturami GaP, takimi jak nanodruty, kropki kwantowe czy porowate struktury. Umożliwiają one uzyskanie zupełnie nowych efektów kwantowych, modyfikację pasma energetycznego oraz silne zjawiska powierzchniowe, co jest atrakcyjne dla czujników chemicznych, biosensorów oraz fotoniki na poziomie pojedynczych fotonów.
Wytwarzanie takich form wymaga specjalistycznych technik, np. katalizowanego wzrostu z fazy gazowej, metod szablonowych lub elektrochemicznych. Dodatkowo GaP w postaci proszku może być wykorzystywany w kompozytach z polimerami lub szkłem jako wypełniacz zapewniający kontrolę współczynnika załamania światła czy właściwości przewodzących lub luminescencyjnych.
Zastosowania fosforku galu w optoelektronice i przemyśle
Znaczenie fosforku galu w przemyśle wynika przede wszystkim z jego zastosowań optoelektronicznych, choć materiał ten znajduje również niszowe, ale istotne zastosowania w elektronice specjalistycznej, czujnikach oraz fotonice zintegrowanej. Jego rola jest szczególnie widoczna w sektorze diod elektroluminescencyjnych starej generacji, w urządzeniach sterowania przemysłowego oraz w specyficznych aplikacjach, gdzie liczy się odporność na trudne warunki pracy.
Diody elektroluminescencyjne (LED) o barwie zielonej i żółtej
Jednym z klasycznych i historycznie najważniejszych zastosowań GaP są diody LED emitujące światło zielone, żółte oraz czerwone o mniejszej jasności. W latach 60. i 70. XX wieku odkryto, że odpowiednio domieszkowany fosforek galu może emitować światło w widzialnym zakresie widma. Dzięki temu stał się on jednym z pierwszych materiałów umożliwiających rozwój wyświetlaczy diodowych, sygnalizacji świetlnej, wskaźników oraz prostych ekranów alfanumerycznych.
Choć obecnie rynek LED zdominowały głównie azotki galu (GaN) i ich stopy (InGaN, AlGaN), a także materiały arsenkowe i fosforkowe w złożonych heterostrukturach, GaP nadal jest wykorzystywany jako podłoże i składnik stopów, takich jak GaAsP czy AlGaInP. W stopach tych możliwe jest precyzyjne dostrajanie długości fali emisji światła, co pozwala na uzyskanie kolorów od zielonego, przez żółty, aż po czerwony. W mniej wymagających aplikacjach, gdzie nie jest potrzebna ekstremalna jasność lub najwyższa sprawność, czysty GaP nadal bywa stosowany ze względu na niższy koszt i dobrze opanowaną technologię.
W sektorze diod sygnalizacyjnych, stosowanych na przykład na panelach sterowniczych, w urządzeniach AGD, elektronice samochodowej oraz sprzęcie przemysłowym, GaP i jego stopy umożliwiły miniaturyzację wskaźników oraz poprawę ich niezawodności w porównaniu do tradycyjnych żarówek czy lamp neonowych. Diodowe kontrolki oparte na GaP są trwałe, odporne na wstrząsy i wibracje, a ich żywotność liczona jest w dziesiątkach tysięcy godzin.
Czujniki i detektory
Właściwości optyczne i elektryczne GaP sprawiają, że może on służyć jako materiał do budowy czujników, w szczególności optycznych i fotoelektrycznych. Detektory wykorzystujące GaP są czułe w określonym zakresie widma i mogą pracować w warunkach podwyższonych temperatur lub w środowisku chemicznie agresywnym, gdzie inne materiały uległyby uszkodzeniu.
Przykładowo, GaP wykorzystuje się w konstrukcji fotodiod oraz elementów światłoczułych w układach monitorowania natężenia promieniowania, w systemach sterowania oświetleniem, a także w specjalistycznych czujnikach położenia opartych na zasadzie przerwania wiązki światła. W połączeniu z elementami mikrooptycznymi wykonanymi z tego samego materiału, można tworzyć zwarte, zintegrowane moduły pomiarowe.
Interesującym kierunkiem rozwoju jest integracja GaP z platformą krzemową (Si), która dominuje w mikroelektronice. Tworzenie warstw GaP na krzemie umożliwia budowę hybrydowych układów fotonicznych i elektronicznych, w których na jednym chipie współistnieją obwody logiczne, czujniki optyczne i nadajniki lub odbiorniki sygnałów optycznych. W tym kontekście GaP pełni rolę materiału pośredniczącego, pozwalającego na lepsze dopasowanie własności optycznych i mechanicznych pomiędzy różnymi warstwami.
Elementy optyczne i fotonika zintegrowana
Ze względu na wysoki współczynnik załamania i korzystne własności mechaniczne, fosforek galu może być wykorzystywany do produkcji elementów optycznych, takich jak soczewki, mikrosoczewki, pryzmaty czy okna dla określonych długości fal. W zastosowaniach przemysłowych i wojskowych stosuje się niekiedy GaP jako materiał dla okien w czujnikach podczerwieni, szczególnie tam, gdzie wymagana jest odporność na erozję, zmiany temperatury i działanie agresywnych czynników środowiskowych.
W szybko rozwijającej się dziedzinie fotoniki zintegrowanej GaP postrzegany jest jako interesujący materiał dla struktur falowodowych, rezonatorów, sprzęgaczy i modulatorów. Wysoki współczynnik nieliniowości optycznej oraz możliwość tworzenia struktur o małych wymiarach otwiera drogę do zastosowań w przetwarzaniu sygnałów optycznych, generacji nowych częstotliwości światła oraz w technologiach komunikacyjnych nowej generacji. W połączeniu z krzemem i innymi półprzewodnikami GaP może umożliwić tworzenie zintegrowanych układów, w których informacje są przetwarzane nie tylko w postaci prądu elektrycznego, ale także strumienia fotonów.
Zastosowania w elektronice specjalistycznej
Choć GaP nie konkuruje z krzemem jako podstawowy materiał dla masowej mikroelektroniki cyfrowej, ma on swoje miejsce w niszowych zastosowaniach. Wysoka odporność na temperaturę i promieniowanie czyni go kandydatem do zastosowań w elektronice pracującej w trudnych warunkach, na przykład w przemyśle kosmicznym, wojskowym czy energetycznym. Integracja GaP z innymi materiałami III–V może prowadzić do powstania złożonych układów, które łączą funkcje optyczne (np. detekcja i emisja światła) z funkcjami elektronicznymi (wzmacnianie, przetwarzanie sygnałów).
W niektórych konstrukcjach czujników przyspieszenia, wibracji czy naprężeń GaP może być elementem aktywnym lub materiałem podłożowym dla piezoelektrycznych warstw czujnikowych. Ponadto trwają prace nad wykorzystaniem właściwości nieliniowych i efektów kwantowych w GaP do tworzenia elementów dla komputerów kwantowych oraz systemów generacji pojedynczych fotonów, co może mieć przełomowe znaczenie dla przyszłych technologii **telekomunikacyjnych** i kryptograficznych.
Znaczenie gospodarcze, rynek i perspektywy rozwoju
Z punktu widzenia globalnej gospodarki fosforek galu nie jest materiałem masowym na miarę krzemu, jednak jego znaczenie w kluczowych segmentach przemysłu wysokich technologii jest nieproporcjonalnie duże w stosunku do wolumenu produkcji. GaP zalicza się do grupy tzw. materiałów strategicznych, których dostępność i rozwój technologii wytwarzania mogą mieć wpływ na konkurencyjność całych sektorów gospodarki.
Pozycja GaP na rynku półprzewodników III–V
Rynek półprzewodników III–V jest zdominowany przez takie materiały jak arsenek galu (GaAs), fosforek indu i galu (InGaP), azotek galu (GaN) czy arsenek indu (InAs). Fosforek galu pełni w tym ekosystemie kilka istotnych funkcji: jest materiałem aktywnym w niektórych typach LED, stanowi podłoże do wzrostu innych związków, a także komponent w stopach przeznaczonych dla optoelektroniki. Przemysłowe podłoża GaP są produkowane przez ograniczoną liczbę wyspecjalizowanych firm, dysponujących technologiami wzrostu dużych monokryształów o wysokiej czystości i małej gęstości defektów.
Ze względu na relatywnie mniejsze zapotrzebowanie w porównaniu z krzemem czy GaAs, rynek GaP jest bardziej wrażliwy na wahania popytu w konkretnych segmentach, takich jak produkcja prostych diod LED, czujników czy elementów optycznych. Jednocześnie rozproszenie dostaw i ograniczona liczba producentów oznaczają, że GaP pozostaje materiałem o istotnym wymiarze strategicznym, szczególnie dla krajów i firm nastawionych na rozwój własnych kompetencji w zakresie optoelektroniki.
Łańcuch dostaw i surowce
Produkcja fosforku galu wymaga dostępu do galu i fosforu o bardzo wysokiej czystości. Gal jest metalem rzadkim, pozyskiwanym głównie jako produkt uboczny rafinacji boksytów i rud cynku. Jego ceny i dostępność są silnie skorelowane z rynkiem aluminium oraz z regionalną strukturą produkcji. Z kolei związki fosforu w postaci surowców mineralnych (fosforyty, apatyt) są szeroko rozpowszechnione, ale wymagają zaawansowanego przetwarzania chemicznego, aby uzyskać odmiany odpowiednie do zastosowań półprzewodnikowych.
Rosnące zapotrzebowanie na gal i jego związki, wynikające m.in. z gwałtownego rozwoju GaN w sektorze diod LED wysokiej mocy, tranzystorów mocy i urządzeń 5G, pośrednio wpływa także na rynek GaP. Konkurencja o czysty gal pomiędzy różnymi segmentami przemysłu może prowadzić do zmian cenowych i konieczności optymalizacji procesów produkcyjnych w celu zmniejszenia zużycia surowca. W tym kontekście istotne stają się inicjatywy w zakresie recyklingu oraz odzysku galu z odpadów produkcyjnych i zużytych urządzeń.
Rola GaP w transformacji energetycznej i cyfrowej
Transformacja energetyczna i rozwój gospodarki cyfrowej opierają się w dużej mierze na efektywnych źródłach światła, szybkiej transmisji danych i coraz doskonalszych czujnikach. Fosforek galu uczestniczy w tych procesach jako materiał wykorzystywany w elementach optoelektronicznych, sygnalizacji, przemysłowych systemach sterowania, a także w rozwijających się technologiach komunikacji optycznej na poziomie chipu.
W obszarze efektywności energetycznej GaP przyczynił się historycznie do upowszechnienia diod LED jako zamienników żarówek wskaźnikowych, a następnie jako podstawy bardziej zaawansowanych systemów oświetleniowych. Choć jego rola w oświetleniu ogólnym została przejęta przez materiały o wyższej sprawności, nadal pozostaje on ważny w prostszych i tańszych diodach sygnalizacyjnych, stosowanych masowo w sprzęcie elektronicznym, automatyce oraz wyposażeniu pojazdów.
W obszarze cyfryzacji GaP pojawia się przede wszystkim jako materiał dla komponentów umożliwiających stworzenie zintegrowanych układów fotonicznych. Coraz większe zapotrzebowanie na przepustowość łączy danych i rozwój centrów danych wymaga technologii, które pozwolą przesyłać informacje z wykorzystaniem światła bezpośrednio na poziomie chipów. Integracja GaP z krzemem i innymi materiałami III–V może w przyszłości odegrać kluczową rolę w przejściu od klasycznych połączeń miedzianych do optycznych w obrębie układów scalonych.
Badania i innowacje technologiczne
Fosforek galu jest przedmiotem intensywnych badań naukowych, zarówno w obszarze fizyki podstawowej, jak i zastosowań praktycznych. Naukowcy analizują m.in. możliwości zwiększenia sprawności emisji światła pomimo pośredniej przerwy energetycznej, rozwój nowych rodzajów domieszkowania i inżynierii pasma, a także integrację GaP z nowymi materiałami, takimi jak perowskity czy dwuwymiarowe półprzewodniki (np. dichalkogenki metali przejściowych).
Szczególnie obiecujący jest rozwój nanostruktur GaP, kropki kwantowe i rezonatory mikrooptyczne, które mogą znaleźć zastosowanie w technologiach kwantowych, takich jak generacja pojedynczych fotonów na żądanie. Z perspektywy przemysłu telekomunikacyjnego oraz bezpieczeństwa informacji rozwój detektorów i źródeł kwantowych opartych na GaP ma potencjał stworzenia nowych standardów szyfrowania i transmisji danych.
Inną interesującą ścieżką są badania nad wykorzystaniem GaP jako fotoanody w procesach rozkładu wody pod wpływem światła słonecznego, co wiąże się z produkcją zielonego wodoru. Stabilność chemiczna i odpowiednie dopasowanie poziomów energetycznych w stosunku do potencjałów redoks wody sprawiają, że GaP, zwłaszcza w formie stopów i heterostruktur, jest analizowany jako kandydat do zastosowań w fotoelektrochemicznych ogniwach słonecznych nowej generacji.
Wyzwania środowiskowe i regulacyjne
Jak w przypadku wszystkich zaawansowanych materiałów półprzewodnikowych, produkcja GaP wiąże się z użyciem substancji potencjalnie niebezpiecznych, takich jak fosforowodór, rozpuszczalniki organiczne, kwasy i zasady o wysokiej agresywności chemicznej. Dlatego procesy wytwarzania muszą być objęte rygorystycznymi normami bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Wzrost znaczenia regulacji dotyczących substancji niebezpiecznych oraz ograniczania emisji do środowiska wymusza stałą modernizację linii produkcyjnych, stosowanie systemów zamkniętych, filtracji i utylizacji odpadów.
Z perspektywy gospodarki o obiegu zamkniętym rośnie zainteresowanie odzyskiem i recyklingiem metali rzadkich, w tym galu, z odpadów elektroniki. Choć odzysk GaP z gotowych urządzeń może być technologicznie trudny, w skali przemysłowej istotny jest recykling odpadów powstających na etapach cięcia kryształów, szlifowania, polerowania i obróbki chemicznej. Efektywny recykling może obniżyć koszty surowców, zmniejszyć zależność od dostaw pierwotnych oraz ograniczyć wpływ produkcji na środowisko.
Ciekawe właściwości i przyszłe kierunki wykorzystania
Fosforek galu, choć nie tak medialny jak krzem czy azotek galu, kryje w sobie szereg fascynujących właściwości fizycznych i potencjalnych zastosowań, które dopiero zaczynają być w pełni doceniane. Poza klasycznymi diodami LED i elementami optycznymi, GaP może odegrać ważną rolę w fotonice kwantowej, technologiach czujnikowych nowej generacji oraz urządzeniach dla przemysłu kosmicznego.
Jednym z intrygujących kierunków są struktury fotoniczne oparte na GaP, takie jak kryształy fotoniczne i mikrorezonatory. Dzięki wysokiemu współczynnikowi załamania i możliwości precyzyjnego kształtowania geometrii na poziomie nanometrowym, można uzyskać silne pułapkowanie światła w bardzo małej objętości. Takie układy umożliwiają obserwację zjawisk kwantowych w interakcji światła z materią, wzmocnienie nieliniowych efektów optycznych oraz budowę miniaturowych laserów i czujników o ekstremalnej czułości.
Kolejnym fascynującym obszarem jest integracja GaP z platformami fotoniki krzemowej. Krzem sam w sobie nie jest idealnym materiałem do emisji światła, natomiast GaP może pełnić rolę warstwy aktywnej, która przetwarza sygnały elektryczne na optyczne lub odwrotnie. Zestawienie tych dwóch materiałów na jednym chipie otwiera możliwości budowy procesorów i układów logicznych, w których komunikacja pomiędzy blokami funkcjonalnymi odbywa się za pomocą światła, zwiększając przepustowość i zmniejszając straty energii na przesyłaniu sygnałów.
W dziedzinie czujników chemicznych i biologicznych GaP może stanowić platformę do integracji warstw funkcyjnych wiążących określone cząsteczki (np. biomarkery chorób, związki toksyczne, gazy). Zmiany współczynnika załamania, absorpcji czy emisji luminescencyjnej wynikające z oddziaływania z badanymi substancjami mogą być z łatwością detekowane za pomocą środków optycznych. Pozwala to na tworzenie miniaturowych sensorów do zastosowań w medycynie, kontroli jakości powietrza, przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.
W kontekście eksploracji kosmosu istotna jest odporność materiałów na promieniowanie jonizujące, skrajne zmiany temperatur i próżnię. GaP, dzięki swojej strukturze krystalicznej i stabilności chemicznej, może być rozważany jako materiał dla elektroniki i optoelektroniki przeznaczonej do długotrwałych misji kosmicznych, np. w systemach komunikacji, nawigacji i obserwacji. Możliwość integracji funkcji optycznych i elektronicznych w jednym materiale pomaga redukować masę i złożoność urządzeń, co w przemyśle kosmicznym ma ogromne znaczenie ekonomiczne.
Choć obecnie uwaga rynku skupia się bardziej na GaN i pokrewnych materiałach, fosforek galu utrzymuje swoje miejsce jako sprawdzony, stabilny i dobrze zbadany półprzewodnik, który może być fundamentem wielu specjalistycznych zastosowań. Rozwój nowych technik wytwarzania, integracji z innymi materiałami oraz rosnące wymagania dotyczące miniaturyzacji i wydajności mogą sprawić, że GaP pozostanie ważnym elementem pejzażu technologii półprzewodnikowych także w nadchodzących dekadach.
