Антимонид индия
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2023 г. ) |
| |
| |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.812 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID
|
|
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 1549 |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| В Сб | |
| Молярная масса | 236.578 g·mol −1 |
| Появление | Темно-серые металлические кристаллы |
| Плотность | 5.7747 g⋅cm −3 [1] |
| Температура плавления | 524 ° С (975 ° F; 797 К) [1] |
| Запрещенная зона | 0,17 эВ |
| Подвижность электронов | 7.7 mC⋅s⋅g −1 (и 27 °С) |
| Теплопроводность | 180 mW⋅K −1 ⋅cm −1 (и 27 °С) |
Показатель преломления ( n D )
|
4 [2] |
| Структура | |
| Цинковая обманка | |
| Т 2 д - Ж -4 3м | |
а = 0,648 нм
| |
| Тетраэдрический | |
| Термохимия [3] | |
Теплоемкость ( С )
|
49,5 Дж·К −1 ·моль −1 |
Стандартный моляр
энтропия ( S ⦵ 298 ) |
86,2 Дж·К −1 ·моль −1 |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
−30,5 кДж·моль −1 |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ )
|
−25,5 кДж·моль −1 |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
  [4]
| |
| Предупреждение | |
| Х302 , Х332 , Х411 | |
| Р273 | |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности |
| Родственные соединения | |
Другие анионы
|
Нитрид индия Фосфид индия Арсенид индия |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Антимонид индия ( InSb ) представляет собой кристаллическое соединение, состоящее из элементов индия (In) и сурьмы (Sb). Это узкозонный полупроводниковый материал из группы III - V , используемый в инфракрасных детекторах , в том числе в тепловизионных камерах, системах FLIR , инфракрасных системах наведения самонаводящихся ракет , а также в инфракрасной астрономии . Детекторы на антимониде индия чувствительны к длинам волн инфракрасного излучения от 1 до 5 мкм.
Антимонид индия был очень распространенным детектором в старых однодетекторных тепловизионных системах с механическим сканированием. Другое применение — источник терагерцового излучения , поскольку он является сильным фотоэмиттером Дембера .
История
[ редактировать ]Впервые об интерметаллическом соединении сообщили Лю и Перетти в 1951 году, которые указали диапазон его гомогенности, тип структуры и постоянную решетки. [5] Поликристаллические слитки InSb были получены Генрихом Велькером в 1952 году, хотя по сегодняшним полупроводниковым стандартам они не были очень чистыми. Велькер интересовался систематическим изучением полупроводниковых свойств соединений III—V. Он отметил, что InSb имеет небольшую прямую запрещенную зону и очень высокую подвижность электронов. [6] Кристаллы InSb выращиваются методом медленного охлаждения из жидкого расплава по крайней мере с 1954 года. [7]
В 2018 году исследовательская группа Делфтского технологического университета заявила, что нанопроволоки антимонида индия продемонстрировали потенциальное применение при создании Майораны с нулевой модой квазичастиц для использования в квантовых вычислениях ; Microsoft открыла в университете лабораторию для продолжения этих исследований, однако позже Делфт отозвал статью. [8] [9]
Физические свойства
[ редактировать ]InSb имеет вид темно-серых серебристых металлических кусочков или порошка со стеклянным блеском. При воздействии температуры выше 500 °C он плавится и разлагается, выделяя пары сурьмы и оксида сурьмы .
Кристаллическая структура представляет собой цинковую обманку 0,648 нм с постоянной решетки . [10]
Электронные свойства
[ редактировать ]
InSb представляет собой узкозонный полупроводник с шириной запрещенной зоны 0,17 эВ при 300 К и 0,23 эВ при 80 К. [10]
Нелегированный InSb обладает наибольшей подвижностью электронов при комнатной температуре - 78000 см-1. 2 /(V⋅s), [11] электронов скорость дрейфа и баллистическая длина (до 0,7 мкм при 300 К) [10] любого известного полупроводника, за исключением углеродных нанотрубок .
детекторы на антимониде индия Фотодиодные являются фотоэлектрическими и генерируют электрический ток под воздействием инфракрасного излучения. InSb Внутренняя квантовая эффективность фактически равна 100%, но зависит от толщины, особенно для фотонов вблизи границы зоны. [12] Как и все узкозонные материалы, детекторы InSb требуют периодической повторной калибровки, что увеличивает сложность системы визуализации. Эта дополнительная сложность оправдана там, где требуется чрезвычайная чувствительность, например, в военных тепловизионных системах дальнего действия. Детекторы InSb также требуют охлаждения, поскольку им приходится работать при криогенных температурах (обычно 80 К). большие массивы (до 2048×2048 пикселей ). Доступны [13] HgCdTe и PtSi — материалы аналогичного назначения.
Слой антимонида индия, зажатый между слоями антимонида алюминия и индия, может действовать как квантовая яма . Недавно было показано , что в такой гетероструктуре InSb/ AlInSb наблюдается сильный квантовый эффект Холла . [14] Этот подход изучается с целью создания очень быстрых транзисторов . [15] Биполярные транзисторы, работающие на частотах до 85 ГГц, были созданы на основе антимонида индия в конце 1990-х годов; о полевых транзисторах, Совсем недавно появились сообщения работающих на частоте более 200 ГГц ( Intel / QinetiQ ). [ нужна ссылка ] Некоторые модели предполагают, что с помощью этого материала можно достичь терагерцовых частот. Полупроводниковые приборы из антимонида индия также способны работать при напряжении ниже 0,5 В, что снижает их потребляемую мощность. [ нужна ссылка ]
Методы роста
[ редактировать ]InSb можно выращивать путем затвердевания расплава из жидкого состояния ( процесс Чохральского ) или эпитаксиально путем жидкофазной эпитаксии , эпитаксии с горячими стенками или молекулярно-лучевой эпитаксии . Его также можно вырастить из металлоорганических соединений методом MOVPE . [ нужна ссылка ]
Приложения для устройств
[ редактировать ]- теплового изображения Детекторы с использованием фотодиодов или фотоэлектромагнитных детекторов . [ нужна ссылка ]
- Датчики магнитного поля, использующие магнитосопротивление или эффект Холла [ нужна ссылка ]
- Быстрые транзисторы (с точки зрения динамического переключения). Это связано с высокой подвижностью носителей InSb. [ нужна ссылка ]
- В некоторых детекторах инфракрасной матрицы космического телескопа Спитцер. [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Хейнс , с. 4,66
- ^ Хейнс , стр. 12.156.
- ^ Хейнс , стр. 5.22.
- ^ «Индиум Антимонд» . Американские элементы . Проверено 20 июня 2019 г.
- ^ Лю, Т.С.; Перетти, Э.А. (1951). «Параметр решетки InSb». Транс ЭИМЭ . 191 : 791.
- ^ Ортон, JW (2009). Полупроводники и информационная революция: волшебные кристаллы, которые сделали это возможным . Академическая пресса. стр. 138–9. ISBN 9780444532404 .
- ^ Эйвери, генеральный директор; Гудвин, Д.В.; Лоусон, штат Вашингтон; Мосс, Т.С. (1954). «Оптические и фотоэлектрические свойства антимонида индия». Труды Физического общества . Серия Б.67 ( 10):761. Бибкод : 1954ППСБ...67..761А . дои : 10.1088/0370-1301/67/10/304 .
- ^ Дедезаде, Эсат (21 февраля 2019 г.). «Новая лаборатория квантовых вычислений Microsoft в Делфте открывает двери в мир возможностей» . Центр новостей Microsoft в Европе .
- ^ Каку, Мичио (2023). Квантовое превосходство (1-е изд.). Нью-Йорк: Даблдей . п. 96. ИСБН 978-0-385-54836-6 .
- ^ Jump up to: а б с Свойства антимонида индия (InSb) . ioffe.ru
- ^ Роде, Д.Л. (1971). «Транспорт электронов в InSb, InAs и InP». Физический обзор B . 3 (10): 3287–3299. Бибкод : 1971PhRvB...3.3287R . дои : 10.1103/PhysRevB.3.3287 .
- ^ Эйвери, генеральный директор; Гудвин, Д.В.; Ренни, мисс AE (1957). «Новые инфракрасные детекторы на антимониде индия». Журнал научных инструментов . 34 (10): 394. Бибкод : 1957JScI...34..394A . дои : 10.1088/0950-7671/34/10/305 .
- ^ Беккет, МГ (1995). «3. Камера» . Инфракрасная визуализация высокого разрешения (доктор философии). Кембриджский университет. uk.bl.ethos.388828.
- ^ Александр-Уэббер, JA; Бейкер, AMR; Бакл, PD; Эшли, Т.; Николас, Р.Дж. (5 июля 2012 г.). «Сильноточный пробой квантового эффекта Холла и нагрев электронов в InSb/AlInSb». Физический обзор B . 86 (4). Американское физическое общество (APS): 045404. Бибкод : 2012PhRvB..86d5404A . дои : 10.1103/physrevb.86.045404 .
- ^ Уилл Найт (10 февраля 2005 г.). « Транзистор с «квантовой ямой» обещает экономичные вычисления» . Новый учёный . Проверено 11 января 2020 г.
Цитируемые источники
[ редактировать ]- Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . ISBN 9781498754293 .