 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Фосфид индия (III) | |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.040.856  |
PubChem CID | |
| UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
| Характеристики | |
| InP | |
| Молярная масса | 145,792 г / моль |
| Внешность | черные кубические кристаллы |
| Плотность | 4,81 г / см 3 , твердый |
| Температура плавления | 1062 ° С (1,944 ° F, 1335 К) |
| Растворимость | мало растворим в кислотах [1] |
| Ширина запрещенной зоны | 1,344 эВ (300 К; прямой ) |
| Электронная подвижность | 5400 см 2 / (В · с) (300 K) |
| Теплопроводность | 0,68 Вт / (см · К) (300 К) |
Показатель преломления ( n D ) | 3.1 (инфракрасный); 3,55 (632,8 нм) [2] |
| Структура | |
| Цинковая обманка | |
а = 5,8687 Å [3] | |
| Тетраэдр | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( C ) | 45,4 Дж / (моль · К) [4] |
Стандартная мольная энтропия ( S | 59,8 Дж / (моль · К) |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | -88,7 кДж / моль |
| Опасности | |
| Основные опасности | Токсичен, гидролиз до фосфина |
| Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материала |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Нитрид индия Арсенид индия Антимонид индия |
Другие катионы | Фосфид алюминия Фосфид галлия |
Родственные соединения | Фосфид индия, галлия, алюминия, галлия, фосфида индия, галлия, арсенида индия, антимонида, фосфида |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить ( что есть ?)  | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Фосфид индия ( InP ) - бинарный полупроводник, состоящий из индия и фосфора . Он имеет гранецентрированную кубическую (« цинковую ») кристаллическую структуру , идентичную структуре GaAs и большинства полупроводников AIIIBV .
Производство [ править ]
Фосфид индия может быть получен в результате реакции белого фосфора и иодида индия [ требуется осветление ] при 400 ° C. [5] также путем прямого объединения очищенных элементов при высокой температуре и давлении или термическим разложением смеси соединение триалкилиндия и фосфин . [6]
Использует [ редактировать ]
InP используется в мощной и высокочастотной электронике [ необходима цитата ] из-за более высокой скорости электронов по сравнению с более распространенными полупроводниками кремнием и арсенидом галлия .
Он был использован с арсенидом индия-галлия для создания рекордного биполярного транзистора с псевдоморфным гетеропереходом, который мог работать на частоте 604 ГГц. [7]
Он также имеет прямую запрещенную зону , что делает его полезным для устройств оптоэлектроники, таких как лазерные диоды . Компания Infinera использует фосфид индия в качестве основного технологического материала для производства фотонных интегральных схем для индустрии оптических телекоммуникаций , что позволяет применять мультиплексирование с разделением по длине волны [8] .
InP также используется в качестве подложки для эпитаксиальных оптоэлектронных устройств на основе арсенида индия-галлия .
Приложения [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Апрель 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Сферы применения InP делятся на три основные области. Используется как основа
- для оптоэлектронных компонентов
- для высокоскоростной электроники .
- для фотовольтаики
В электромагнитном спектре между микроволнами и инфракрасным излучением все еще существует чрезвычайно мало используемая, но технически захватывающая зона, которую часто называют «терагерцовой». Электромагнитные волны в этом диапазоне обладают гибридными свойствами: они одновременно проявляют высокочастотные и оптические характеристики. Компоненты на основе InP открывают этот спектральный диапазон для новых важных приложений.
Оптоэлектронные приложения [ править ]
Лазеры и светодиоды на основе InP могут излучать свет в очень широком диапазоне от 1200 нм до 12 мкм. Этот светильник используется для оптоволоконных приложений Telecom и Datacom во всех областях цифрового мира. Свет также используется для зондирования. С одной стороны, есть спектроскопические приложения, где определенная длина волны необходима для взаимодействия с веществом, например, для обнаружения сильно разбавленных газов. Оптоэлектронные терагерцы используются в сверхчувствительных спектроскопических анализаторах, измерениях толщины полимеров и для обнаружения многослойных покрытий в автомобильной промышленности. С другой стороны, есть огромное преимущество конкретных InP-лазеров, потому что они безопасны для глаз. Излучение поглощается стекловидным телом человеческого глаза и не может повредить сетчатку.
Телеком / Датаком [ править ]
Фосфид индия (InP) используется для производства эффективных лазеров, чувствительных фотодетекторов и модуляторов в диапазоне длин волн, обычно используемом для телекоммуникаций, т. Е. С длинами волн 1550 нм, поскольку он представляет собой полупроводниковый материал с прямой запрещенной зоной III-V. Длина волны между примерно 1510 нм и 1600 нм имеет самое низкое затухание, доступное в оптическом волокне (около 0,26 дБ / км). InP - это обычно используемый материал для генерации лазерных сигналов, а также обнаружения и преобразования этих сигналов обратно в электронную форму. Диаметр пластин колеблется от 2 до 4 дюймов.
Приложения:
• Магистральные оптоволоконные соединения на большие расстояния до 5000 км обычно> 10 Тбит / с
• Сети кольцевого доступа Metro
• Сети компании и дата-центр
• Волокно в дом
• Подключение к беспроводным базовым станциям 3G, LTE и 5G
• Спутниковая связь в свободном космосе
Оптическое зондирование [ править ]
Спектроскопическое зондирование с целью защиты окружающей среды и идентификации опасных веществ
• Растущее поле определяется на основе режима длины волны InP. Одним из примеров газовой спектроскопии является испытательное оборудование с измерением в реальном времени (CO, CO 2 , NO X [или NO + NO 2 ]).
• Другой пример - ИК-Фурье-спектрометр VERTEX с источником терагерцового диапазона. Терагерцовое излучение генерируется сигналом биений двух лазеров InP и антенны InP, которая преобразует оптический сигнал в терагерцовый режим.
• Автономное обнаружение следов взрывчатых веществ на поверхностях, например, для обеспечения безопасности в аэропортах или для расследования места преступления после покушений.
• Быстрая проверка следов токсичных веществ в газах и жидкостях (включая водопроводную воду) или поверхностных загрязнений до уровня ppb.
• Спектроскопия для неразрушающего контроля продукта, например, продуктов питания (раннее обнаружение испорченных продуктов питания)
• Спектроскопия для многих новых приложений, особенно в борьбе с загрязнением воздуха, обсуждается сегодня, и реализация находится в стадии разработки.
Системы LiDAR для автомобильного сектора и индустрии 4.0 [ править ]
На арене LiDAR широко обсуждается длина волны сигнала. В то время как некоторые игроки выбрали длины волн от 830 до 940 нм, чтобы воспользоваться преимуществами доступных оптических компонентов, компании (включая Blackmore, Neptec, Aeye и Luminar) все чаще обращаются к более длинным волнам в также хорошо обслуживаемых 1550 нм. диапазон длин волн, так как эти длины волн позволяют использовать мощность лазера примерно в 100 раз выше без ущерба для общественной безопасности. Лазеры с длиной волны излучения больше ≈ 1,4 мкм часто называют «безопасными для глаз», потому что свет в этом диапазоне длин волн сильно поглощается роговицей, хрусталиком и стекловидным телом глаза и, следовательно, не может повредить чувствительную сетчатку).
• Сенсорная технология на основе LiDAR может обеспечить высокий уровень идентификации и классификации объектов с помощью методов трехмерной (3D) визуализации.
• В будущем автомобильная промышленность перейдет на использование недорогих твердотельных датчиков LiDAR на основе микросхем вместо больших дорогих механических систем LiDAR.
• Для самых передовых систем LiDAR на базе микросхем InP будет играть важную роль и обеспечит автономное вождение. (Отчет: стремительный рост автомобильного лидара, Стюарт Уиллс). Более длинная безопасная для глаз длина волны также более подходит для реальных условий, таких как пыль, туман и дождь.
Высокоскоростная электроника [ править ]
Современная полупроводниковая технология позволяет создавать и обнаруживать очень высокие частоты 100 ГГц и выше. Такие компоненты находят свое применение в беспроводной высокоскоростной передаче данных (направленное радио), радарах (компактных, энергоэффективных и с высоким разрешением) и радиометрическом зондировании, например, для наблюдений за погодой или атмосферой.
InP также используется для реализации высокоскоростной микроэлектроники, и такие полупроводниковые устройства являются самыми быстрыми устройствами, доступными сегодня. Обычно микроэлектроника на InP основана на транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMT) или на биполярных транзисторах с гетероструктурой (HBT). Размеры и объем обоих транзисторов на основе материала InP очень мал: 0,1 мкм x 10 мкм x 1 мкм. Типичная толщина подложки <100 мкм. Эти транзисторы собраны в схемы и модули для следующих приложений:
• Системы сканирования безопасности: системы визуализации для визуализации в аэропортах и сканеры для приложений гражданской безопасности.
• Беспроводная связь: высокоскоростная беспроводная связь 5G исследует технологию InP благодаря ее превосходным характеристикам. Такие системы работают на частотах выше 100 ГГц, чтобы поддерживать высокие скорости передачи данных.
• Биомедицинские приложения: спектрометры миллиметрового и терагерцового диапазонов используются для неинвазивной диагностики в медицинских приложениях, от идентификации раковых тканей и диабета до медицинской диагностики с использованием выдыхаемого человеком воздуха.
• Неразрушающий контроль: в промышленных приложениях используются системы сканирования для контроля качества, например, при нанесении покрытия на автомобильную краску и дефектов в композитных материалах в аэрокосмической отрасли.
• Робототехника: роботизированное зрение в основном основано на радиолокационных системах с высоким разрешением в миллиметровом диапазоне.
• Радиометрическое зондирование: почти все компоненты и загрязнения в атмосфере показывают характерные поглощения / выбросы (отпечатки пальцев) в микроволновом диапазоне. InP позволяет изготавливать небольшие, легкие и мобильные системы для идентификации таких веществ.
Фотоэлектрические приложения [ править ]
Фотоэлектрические элементы с наивысшей эффективностью до 46% (пресс-релиз, Fraunhofer ISE, 1 декабря 2014 г.) используют подложки InP для достижения оптимальной комбинации ширины запрещенной зоны для эффективного преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Сегодня только подложки InP достигают постоянной решетки для выращивания материалов с малой шириной запрещенной зоны и высоким качеством кристаллизации. Исследовательские группы по всему миру ищут замену из-за высокой стоимости этих материалов. Однако до сих пор все другие варианты приводили к более низкому качеству материала и, следовательно, более низкой эффективности преобразования. Дальнейшие исследования сосредоточены на повторном использовании подложки InP в качестве шаблона для производства других солнечных элементов.
Также современные современные высокоэффективные солнечные элементы для фотоэлектрических концентраторов (CPV) и для космических приложений используют (Ga) InP и другие соединения III-V для достижения требуемых комбинаций запрещенной зоны. Другие технологии, такие как кремниевые солнечные элементы, обеспечивают только половину мощности, чем элементы III-V, и, кроме того, демонстрируют гораздо более сильную деградацию в суровых космических условиях. Наконец, солнечные элементы на основе кремния также намного тяжелее солнечных элементов III-V и уступают место большему количеству космического мусора. Одним из способов значительного повышения эффективности преобразования также в наземных фотоэлектрических системах является использование аналогичных солнечных элементов III-V в системах CPV, где только около одной десятой процента площади покрыто высокоэффективными солнечными элементами III-V.
Химия [ править ]
Фосфид индия также имеет один из самых долгоживущих оптических фононов среди всех соединений с кристаллической структурой цинковой обманки . [9]
Ссылки [ править ]
- ^ Лиде, Дэвид Р. (1998), Справочник по химии и физике (87 изд.), Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, стр. 4–61, ISBN 0-8493-0594-2
- ^ Шэн Чао, Тянь; Ли, Чунг Лен; Лей, Тан Фу (1993), "Показатель преломления InP и его оксида, измеренный с помощью эллипсометрии многоуглового падения", Journal of Materials Science Letters , 12 (10): 721, doi : 10.1007 / BF00626698 .
- ^ «Основные параметры InP» .
- ^ Лиде, Дэвид Р. (1998), Справочник по химии и физике (87 изд.), Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, стр. 5–20, ISBN 0-8493-0594-2
- ^ Фосфид индия в HSDB
- ^ Производство InP
- ^ Фосфид индия и арсенид индия-галлия помогают преодолеть барьер скорости 600 гигагерц. Апрель 2005 г.
- ↑ Легкая бригада появилась в Red Herring в 2002 году. Архивировано 7 июня 2011 года в Wayback Machine.
- ^ Bouarissa, Надир (июль 2011). «Фононы и связанные с ними свойства кристаллов в фосфиде индия под давлением». Physica B: конденсированное вещество . 406 (13): 2583–2587. Bibcode : 2011PhyB..406.2583B . DOI : 10.1016 / j.physb.2011.03.073 .
Внешние ссылки [ править ]
- Обширный сайт по физическим свойствам фосфида индия (Институт Иоффе)
- Зонная структура и концентрация носителей InP.
- Серия конференций InP в IEEE
- Фосфид индия: Превышение пределов частоты и интегрирования. Полупроводники СЕГОДНЯ Соединения и усовершенствованный кремний • Vol. 1 • Выпуск 3 • Сентябрь 2006 г.
