Фосфид индия - Indium phosphide
|
|
|
|
| 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 |
| Появление | черные кубические кристаллы |
| Плотность | 4,81 г / см 3 , твердый |
| Температура плавления | 1062 ° С (1,944 ° F, 1335 К) |
| Растворимость | мало растворим в кислотах |
| 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) |
| Состав | |
| Цинковая обманка | |
|
а = 5,8687 Å
|
|
| Тетраэдр | |
| Термохимия | |
|
Теплоемкость ( C )
|
45,4 Дж / (моль · К) |
|
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
.jpg)
Фосфид индия может быть получен реакцией белого фосфора и иодида индия при 400 ° C, а также прямым объединением очищенных элементов при высокой температуре и давлении или термическим разложением смеси соединения триалкилиндия и фосфина .
Использует
InP используется в мощной и высокочастотной электронике 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.
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 .
InP также используется в качестве подложки для эпитаксиальных оптоэлектронных устройств на основе арсенида индия-галлия .
Приложения
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 малоиспользуемая, 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
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
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, 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 пространстве
Оптическое зондирование
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 на подходе.
Системы LiDAR для автомобильного сектора и Индустрии 4.0
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.
Скоростная электроника
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 гетеропереходом (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 безопасности аэропортов 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 сканирующие системы для контроля качества, например, при нанесении покрытий 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
Фотоэлектрические элементы с максимальной 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
Фосфид индия также имеет один из самых долгоживущих оптических фононов среди всех соединений с кристаллической структурой цинковой обманки .
