Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Антимонид индия
Модель антимонида индия в виде шариковых и стержневых ячеек
Образец кристаллического антимонида индия
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.812 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 215-192-3
Номер RTECS
  • NL1105000
UNII
Номер ООН1549
  • InChI = 1S / дюйм.Sb проверитьY
    Ключ: WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • [In] # [Sb]
Характеристики
В сб
Молярная масса236,578  г · моль -1
ВнешностьТемно-серые, металлические кристаллы
Плотность5,775  г⋅см −3
Температура плавления 527 ° С (981 ° F, 800 К)
Ширина запрещенной зоны0,17  эВ
Электронная подвижность7,7  мКлс⋅г -1 (при 27 ° C)
Теплопроводность180  мВт⋅К −1 ⋅см −1 (при 27 ° C)
4.0
Структура
Цинковая обманка
Т 2 д - Ж -4 3м
а  = 0,648 нм
Тетраэдр
Опасности
Паспорт безопасностиВнешний SDS
Пиктограммы GHSGHS07: Вредно GHS09: Опасность для окружающей среды[1]
Сигнальное слово GHSПредупреждение
H302 , H332 , H411
P273
Родственные соединения
Другие анионы
Нитрид
индия Фосфид
индия Арсенид индия
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Антимонид индия ( InSb ) представляет собой кристаллическое соединение, состоящее из элементов индия (In) и сурьмы (Sb). Это узко- разрыв полупроводникового материала из III - V группы , используемой в ИК - детекторов , в том числе тепловизионных камер, FLIR систем, инфракрасного наведения наведения ракет систем, а также в инфракрасной астрономии . Детекторы антимонида индия чувствительны в диапазоне длин волн 1–5 мкм.

Антимонид индия был очень распространенным детектором в старых однодетекторных тепловизионных системах с механическим сканированием. Другое применение - в качестве источника терагерцового излучения, поскольку это мощный фотоэмиттер Дембера .

История [ править ]

Об интерметаллиде впервые сообщили Лю и Перетти в 1951 году, которые указали диапазон его гомогенности, тип структуры и постоянную решетки. [2] Поликристаллические слитки InSb были приготовлены Генрихом Велкером в 1952 году, хотя по сегодняшним стандартам полупроводников они не были очень чистыми. Велкер интересовался систематическим изучением полупроводниковых свойств соединений AIIIBV. Он отметил, что InSb имел небольшую прямую запрещенную зону и очень высокую подвижность электронов. [3] Кристаллы InSb выращивались путем медленного охлаждения из жидкого расплава, по крайней мере, с 1954 года. [4]

Физические свойства [ править ]

InSb имеет вид темно-серых серебристых металлических кусков или порошка со стекловидным блеском. Под воздействием температур выше 500 ° C он плавится и разлагается, выделяя пары сурьмы и оксида сурьмы .

Кристаллическая структура является цинковой обманки с 0,648 нм постоянной решетки . [5]

Электронные свойства [ править ]

InSb - это узкозонный полупроводник с шириной запрещенной зоны 0,17  эВ при 300  К и 0,23 эВ при 80 К. [5]

Нелегированный InSb обладает наибольшей подвижностью электронов при температуре окружающей среды (78000 см 2 / В⋅с), [6] дрейфовой скоростью электронов и баллистической длиной (до 0,7 мкм при 300 К) [5] среди всех известных полупроводников, за исключением углерода. нанотрубки .

Фотодиодные детекторы из антимонида индия являются фотоэлектрическими , вырабатывая электрический ток при воздействии инфракрасного излучения. Внутренняя квантовая эффективность InSb составляет 100%, но она зависит от толщины, особенно для фотонов, близких к полосе. [7] Как и все материалы с узкой запрещенной зоной, InSb-детекторы требуют периодической повторной калибровки, что увеличивает сложность системы формирования изображений. Эта дополнительная сложность имеет смысл там, где требуется высокая чувствительность, например, в военных тепловизионных системах дальнего действия. Детекторы InSb также требуют охлаждения, так как они должны работать при криогенных температурах (обычно 80 K). Доступны большие массивы (до 2048 × 2048  пикселей ). [8] HgCdTeи PtSi - материалы аналогичного назначения.

Слой антимонида индия, расположенный между слоями антимонида алюминия-индия, может действовать как квантовая яма . Недавно было показано, что в такой гетероструктуре InSb / AlInSb проявляет устойчивый квантовый эффект Холла . [9] Этот подход изучается для создания очень быстрых транзисторов . [10] Биполярные транзисторы, работающие на частотах до 85 ГГц, были построены из антимонида индия в конце 1990-х годов; о полевых транзисторах, работающих на частоте более 200 ГГц, сообщалось совсем недавно ( Intel / QinetiQ ). [ необходима цитата ]Некоторые модели предполагают, что с этим материалом достижимы терагерцевые частоты. Полупроводниковые устройства на антимониде индия также могут работать при напряжениях ниже 0,5 В, что снижает их требования к мощности.

Методы роста [ править ]

InSb можно выращивать путем отверждения расплава из жидкого состояния ( процесс Чохральского ) или эпитаксиально путем жидкофазной эпитаксии , эпитаксии с горячей стенкой или молекулярно-лучевой эпитаксии . Его также можно выращивать из металлорганических соединений с помощью MOVPE .

Приложения устройства [ править ]

  • Детекторы теплового изображения с использованием фотодиодов или фотоэлектромагнитных детекторов
  • Датчики магнитного поля , использующие магнитосопротивление или эффект Холла
  • Быстрые транзисторы (в части динамического переключения). Это связано с высокой подвижностью носителей InSb.
  • В некоторых из детекторов инфракрасного массива камеры на космическом телескопе Spitzer

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Индиевый антимонд" . Американские элементы . Проверено 20 июня 2019 года .
  2. ^ Лю, TS; Перетти, EA Trans AIME , т. 191, стр. 791 (1951).
  3. ^ Ортон, Дж. У., «Полупроводники и информационная революция: волшебные кристаллы, благодаря которым это произошло», стр. 138-139, Academic Press (2009)
  4. ^ Эйвери, Д.Г. Гудвин, DW; Лоусон, WD; Мосс, Т.С. (1954). «Оптические и фотоэлектрические свойства антимонида индия». Труды физического общества . Серия Б. 67 (10): 761. DOI : 10,1088 / 0370-1301 / 67/10/304 .
  5. ^ a b c Свойства антимонида индия (InSb)
  6. Перейти ↑ Rode, DL (1971). «Электронный транспорт в InSb, InAs и InP». Physical Review B . 3 (10): 3287. DOI : 10,1103 / PhysRevB.3.3287 .
  7. ^ Эйвери, Д.Г. Гудвин, DW; Ренни, мисс А.Е. (1957). «Новые инфракрасные детекторы на основе антимонида индия». Журнал научных инструментов . 34 (10): 394. DOI : 10,1088 / 0950-7671 / 34/10/305 .
  8. ↑ MG Beckett "Инфракрасное изображение высокого разрешения", докторская диссертация, Кембриджский университет (1995) Глава 3: Камера
  9. ^ Александр-Уэббер, JA; Бейкер, AMR; Пряжка, PD; Эшли, Т .; Николас, RJ (2012-07-05). «Сильноточный пробой квантового эффекта Холла и нагрев электронов в InSb / AlInSb». Physical Review B . Американское физическое общество (APS). 86 (4): 045404. DOI : 10,1103 / physrevb.86.045404 . ISSN 1098-0121 . 
  10. ^ Уилл Найт (2005-02-10). « Транзистор « квантовой ямы »обещает бережливые вычисления» . Новый ученый . Проверено 11 января 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Национальная дорожная карта по соединению полупроводников в Управлении военно-морских исследований
  • Паспорт безопасности в Университете штата Техас в Далласе