19-10-2023
| Антимонид индия(III) | |
| Общие | |
|---|---|
| Химическая формула | InSb |
| Физические свойства | |
| Состояние (ст. усл.) | темно-серый серебристый металл |
| Молярная масса | 236.578 г/моль |
| Плотность | жидкого (при 550 °C) 6,430 г/см³; в обычном состоянии 5,775 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 525,2 °C |
| Молярная теплоёмкость (ст. усл.) | 49,56 Дж/(моль·К) |
| Теплопроводность (ст. усл.) | 30-40[1] Вт/(м·K) |
| Энтальпия образования (ст. усл.) | -30,66 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость в воде | нерастворим г/100 мл |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 4.0 |
| Структура | |
| Координационная геометрия | четырехгранная |
| Кристаллическая структура | кубическая структура сфалерита (а = 0,647877 нм, z = 4, пространств. группа F43m), цинковой обманки |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 1312-41-0 |
Антимонид индия — кристаллическое бинарное неорганическое химическое соединение, состоящее из элементов индия и сурьмы. Это соединение соседних (относительно таблицы Менделеева) полупроводниковых материалов III—V групп, используемых в инфракрасных детекторах, включая изображения тепловых камер, FLIR-системы, инфракрасное самонаведение ракетных систем, используемое также в инфракрасной астрономии. Сурьмяносодержащие детекторы чувствительны между волнами длиной 1-5 мкм. Антимонид индия был очень распространенным детектором в прошлом, использовался как моно-детектор механически отсканированных систем тепловидения.
Содержание |
Кристаллы антимонида индия были выращены при медленном охлаждении из расплавов примерно с 1954 года[2].
Является узкозонным прямозонным полупроводником группы AIIIBV с шириной запрещённой зоны 0.17 эВ при 300 K и 0,23 эВ при 80 K, также 0,2355 эВ (0 К), 0,180 эВ (298 К); эффективная масса электронов проводимости те = 0,013m0, дырок тр = 0,42m0 (m0 — масса свободного электрона); при 77 К подвижность электронов 1,1·106 см²/(В·с), дырок 9,1·103 см²/(В·с).
Антимонид индия имеет вид темно-серого серебристого металла или порошка со стекловидным блеском. Когда подвергается воздействию температур свыше 500 °C, он начинает плавиться и разлагаться на составные части, освобождая сурьму и пары состоящие из окислов сурьмы. Являет собой кристаллическую структуру цинковой обманки с 0,648 нм постоянной решётки.
Нелегированный полупроводник обладает крупнейшей температурой подвижности электронов (78000 см²/(В·с)), подвижностью носителей электронов, а также имеет самую большую баллистическую длину (до 0,7 мкм при 300 K) среди всех известных полупроводниковых материалов, за исключением, возможно, углеродных нанотрубок.
Антимонид индия используется как фотодиод в фотоэлектрических детекторах, создавая электрический ток при воздействии инфракрасного излучения. Антимонид индия обладает высокой квантовой эффективностью (порядка 80-90 %). Его недостатком является высокая нестабильность; характеристики детектора, как правило, дрейфуют во время и между временем восстановления, требующего периодические повторные калибровки, повышающих качество изображения системы. Из-за этой неустойчивости, детекторы редко используются в метрологии. Это усложнение находится там, где крайняя чувствительность не нужна, например, в дальних военных системах тепловидения. Детекторы, в состав которых входит антимонид индия, также требуют охлаждения, так как они должны работать при криогенных температурах (как правило, 80 K). Тем не менее, большое разрешение экранов этих детекторов (до 1024x1024 пикселей) существует. HgCdTe и PtSi это материалы с подобным использованием.
Сурмяносодержащий слой между двумя слоями алюминий-индий антимонида может выступать в качестве квантовой ямы. Этот подход изучен для того, чтобы создавать очень быстрые транзисторы. Биполярные транзисторы, работающие на частотах до 85 ГГц были созданы из антимонида индия в конце 1990-х. Полярные транзисторы, работающие на частотах более чем в 200 ГГц были зарегистрированы совсем недавно (Intel/QinetiQ). Некоторые модели из этого ряда предполагают, что терагерцовы значения частоты могут быть достигнуты с использованием этого материала. Полупроводники из антимонида индия также способны работать при напряжении в 0,5 V, что снижает их потребность в энергозатратах.
Антимонид индия может быть выращен путём отверждения расплава или путём эпитаксии: жидкофазной, по методу горячей стенки или молекулярно-пучковой. Он также может быть выращен из металлоорганических соединений ОМСИГФ. Монокристаллы выращивают по методу Чохральского в атмосфере инертного газа (Ar, He, N2) или водорода, либо в вакууме (при давлении примерно 50 кПа).
Получают индия антимонид сплавлением индия с сурьмой в кварцевом контейнере в вакууме (~0,1 Па) при 800—850 °C. Очищают зонной плавкой в атмосфере водорода.
Антимонид индия применяется для изготовления туннельных диодов: по сравнению с германиевыми диоды из антимонида индия обладают лучшими частотными свойствам при низких температурах. Антимонид индия используют для изготовления фотоэлементов высокой чувствительности, датчиков Холла, оптических фильтров и термоэлектрических генераторов и холодильников.[3] Используется для создания детекторов инфракрасного излучения (фотодиодов, фоторезисторов). Также применяется в следующих устройствах:
InSb.
