Indiu antimonid

Antimoniură de indiu (III).
General
Chim. formulă InSb
Proprietăți fizice
Stat metal argintiu gri închis
Masă molară 236,578 g/ mol
Densitate lichid (la 550 °C) 6,430 g/cm³
normal 5,775 g/cm³
Proprietati termice
T. se topesc. 525,2℃
Mol. capacitate termică 49,56 J/(mol K)
Entalpia de formare −30,66 kJ/mol
Conductivitate termică 30—40 W/ (m K) [1]
Proprietăți chimice
Solubilitate în apă insolubil
Proprietati optice
Indicele de refracție 4.0
Structura
Structură cristalină sistem cubic
Clasificare
numar CAS 1312-41-0
PubChem 3468413
ChemSpider 2709929
57269844
numărul EINECS 215-192-3
RTECS NL1105000
Număr ONU 1549
ZÂMBETE
[În]#[Sb]
InChI
InChI=1S/In.Sb
Siguranță
fraze R R20/22 , R51/53
S-fraze S61
fraze H H30 , H33 , H411
fraze P P273
Pictograme GHS Pictograma „Semnul exclamării” a sistemului CGSPictograma de mediu GHS
Datele se bazează pe condiții standard (25 ℃, 100 kPa) dacă nu este menționat altfel.

Antimonidul de indiu este un compus chimic anorganic binar  cristalin , un compus de indiu și antimoniu . Formula chimică InSb.

Este folosit în senzorii fotosensibili în infraroșu cu semiconductor , de exemplu, capete de orientare în infraroșu ( IKGSN ), pentru rachete de orientare prin radiația infraroșu țintă , în astronomia în infraroșu .

Detectoarele bazate pe InSb sunt sensibile la domeniul aproape IR al undelor electromagnetice cu o lungime de undă de 1–5 μm.

InSb a fost recent utilizat pe scară largă în detectoarele „punctuale” ale sistemelor de imagistică termică cu scanare opto-mecanică .

Istoricul achizițiilor

Monocristalele mari de antimoniură de indiu au fost cultivate pentru prima dată prin răcire lentă din topitură nu mai târziu de 1954 [2] .

Proprietăți

Este un semiconductor cu decalaj direct cu decalaj îngust din grupa A III B V cu o bandă interzisă de 0,17 eV la 300 K și 0,23 eV la 80 K, de asemenea 0,2355 eV (0 K), 0,180 eV (298 K); masa efectivă a electronilor de conducție t e \u003d 0,013m 0 , găurile t p \u003d 0,42m 0 (m 0  este masa unui electron liber ); la 77 K mobilitatea electronilor este de 1,1⋅10 6 cm²/(V s), găurile 9,1⋅10 3 cm²/(V s).

Proprietăți fizice și utilizări

Antimonidul de indiu are aspectul unui metal argintiu gri închis sau al unei pulberi sticloase. Se topește la temperaturi peste 500 °C, în timp ce antimoniul sub formă de vapori și oxizii săi (în timpul descompunerii InSb în aer) se evaporă. Structură cristalină de tip blendă de zinc , cu o constantă a rețelei cristaline de 0,648 nm.

Antimonidul de indiu nedopat are cea mai mare mobilitate a electronilor (aproximativ 78.000 cm²/(V s) ) și, de asemenea, cea mai lungă cale liberă medie a electronilor (până la 0,7 µm la 300 K) dintre orice material semiconductor cunoscut , cu posibila excepție a materialelor de carbon ( grafen , nanotuburi de carbon ).

Antimonidul de indiu este utilizat în fotodetectoarele cu infraroșu. Are o eficiență cuantică ridicată (aproximativ 80-90%). Dezavantajul este instabilitatea ridicată: caracteristicile detectorului tind să se deplaseze în timp. Din cauza acestei instabilități, detectoarele sunt rareori utilizate în metrologie . Datorită intervalului de bandă îngustă, detectoarele care folosesc antimoniură de indiu ca material semiconductor necesită răcire profundă , deoarece pot funcționa numai la temperaturi criogenice (de obicei 77 K - punctul de fierbere al azotului la presiunea atmosferică). Au fost create matrici fotodetectoare cu rezoluție suficient de mare (până la 2048x2048 pixeli ). În loc de antimoniură de indiu, HgCdTe și PtSi pot fi utilizate în fotodetectoare .

Un strat subțire de InSb între două straturi de antimoniură de aluminiu-indiu prezintă proprietăți cuantice . Astfel de structuri stratificate sunt folosite pentru a crea tranzistoare de mare viteză care funcționează în intervalul de unde cu microunde de până la milimetri. Tranzistoarele bipolare care funcționează la frecvențe de până la 85 GHz au fost create din antimoniură de indiu la sfârșitul anilor 1990. Recent au apărut FET -uri care funcționează la frecvențe mai mari de 200 GHz ( Intel / QinetiQ ). Dezavantajul unor astfel de tranzistoare este nevoia de răcire profundă, ca pentru toate dispozitivele bazate pe InSb. Dispozitivele semiconductoare cu antimoniură de indiu sunt, de asemenea, capabile să funcționeze la o tensiune de alimentare mai mică de 0,5 V, ceea ce reduce consumul de energie al dispozitivelor electronice.

Obținerea

Creșterea monocristalelor

Cristale mari perfecte de InSb pot fi crescute prin solidificarea topiturii Czochralski într-o atmosferă de gaz inert ( Ar , He , N2 ) sau hidrogen la presiune redusă (aproximativ 50 kPa). De asemenea, prin epitaxie în fază lichidă , epitaxie cu perete fierbinte, epitaxie cu fascicul molecular . De asemenea, pot fi cultivate prin descompunerea compușilor organometalici ai indiului și ai antimoniului prin metoda OMSIGF .

Sinteză

InSb se obține prin topirea indiului cu antimoniul într-un recipient de cuarț în vid (~0,1 Pa) la 800–850°C. Purificată prin topirea zonei într-o atmosferă de hidrogen .

Utilizare

Antimonidul de indiu este folosit pentru a face diode tunel : în comparație cu germaniul, diodele de antimoniu de indiu au proprietăți de frecvență mai bune la temperaturi scăzute. Antimonidul de indiu este utilizat pentru fabricarea de fotocelule de înaltă sensibilitate, senzori Hall, filtre optice și generatoare termoelectrice și frigidere. [3] Folosit pentru a crea detectoare de radiații infraroșii ( fotodiode , fotorezistoare ). Se aplică și la următoarele dispozitive:

Note

  1. ↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/1685.html Site web despre chimie] . Preluat: 1 aprilie 2010.
  2. ↑ Avery, DG; Goodwin, DW; Lawson, W.D.; Moss, TS Proprietăți optice și foto-electrice ale antimonidei de indiu  (engleză)  // Proceedings of the Physical Society Section B: article. - 1954. - Iss. 67 . — P. 761 . - doi : 10.1088/0370-1301/67/10/304 .
  3. ↑ Site-ul megabook.ru . Preluat: 1 aprilie 2010.
 Compușii indiului
 Antimonide