Antimonuro de indio
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) |
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| Araña química |
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| Tarjeta informativa de la ECHA | 100.013.812 |
| Número CE |
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Identificador de centro de PubChem |
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| Número RTECS |
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| UNIVERSIDAD |
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| Número de la ONU | 1549 |
Panel de control CompTox ( EPA ) |
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| Propiedades | |
| En Sb | |
| Masa molar | 236,578 g·mol −1 |
| Apariencia | Cristales metálicos de color gris oscuro. |
| Densidad | 5,7747 g·cm −3 [1] |
| Punto de fusión | 524 °C (975 °F; 797 K) [1] |
| Banda prohibida | 0,17 eV |
| Movilidad electrónica | 7,7 mC⋅s⋅g −1 (a 27 °C) |
| Conductividad térmica | 180 mW⋅K −1 ⋅cm −1 (a 27 °C) |
Índice de refracción ( n D ) | 4 [2] |
| Estructura | |
| Blenda de cinc | |
| T 2 d - F -4 3m | |
a = 0,648 nm | |
| Tetraédrico | |
| Termoquímica [3] | |
Capacidad calorífica ( C ) | 49,5 J·K −1 ·mol −1 |
Entropía molar estándar ( S ⦵ 298 ) | 86,2 J·K −1 ·mol −1 |
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | −30,5 kJ·mol −1 |
Energía libre de Gibbs (Δ f G ⦵ ) | −25,5 kJ·mol −1 |
| Peligros | |
| Etiquetado SGA : | |
  [4] | |
| Advertencia | |
| H302 , H332 , H411 | |
| P273 | |
| Ficha de datos de seguridad (FDS) | Hoja de datos de seguridad externa |
| Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Nitruro de indio Fosfuro de indio Arsenuro de indio |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
El antimoniuro de indio ( InSb ) es un compuesto cristalino formado a partir de los elementos indio (In) y antimonio (Sb). Es un material semiconductor de estrecho espacio de separación del grupo III - V que se utiliza en detectores infrarrojos , incluidas cámaras termográficas , sistemas FLIR , sistemas de guía de misiles guiados por infrarrojos y en astronomía infrarroja . Los detectores de antimoniuro de indio son sensibles a longitudes de onda infrarrojas de entre 1 y 5 μm.
El antimoniuro de indio era un detector muy común en los antiguos sistemas de imágenes térmicas de un solo detector escaneados mecánicamente. Otra aplicación es como fuente de radiación de terahercios , ya que es un potente emisor de fotones .
Historia
El compuesto intermetálico fue descrito por primera vez por Liu y Peretti en 1951, quienes dieron su rango de homogeneidad, tipo de estructura y constante de red. [5] Los lingotes policristalinos de InSb fueron preparados por Heinrich Welker en 1952, aunque no eran muy puros según los estándares de semiconductores actuales. Welker estaba interesado en estudiar sistemáticamente las propiedades semiconductoras de los compuestos III-V. Observó cómo el InSb parecía tener una pequeña brecha de banda directa y una movilidad electrónica muy alta. [6] Los cristales de InSb se han cultivado mediante enfriamiento lento a partir de una masa fundida líquida al menos desde 1954. [7]
En 2018, un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Delft afirmó que los nanocables de antimoniuro de indio mostraban una posible aplicación en la creación de cuasipartículas de modo cero de Majorana para su uso en computación cuántica ; Microsoft abrió un laboratorio en la universidad para promover esta investigación, sin embargo, Delft luego se retractó del artículo. [8] [9]
Propiedades físicas
El InSb tiene el aspecto de partículas metálicas o polvos de color gris oscuro plateado con brillo vítreo. Cuando se lo somete a temperaturas superiores a 500 °C, se funde y se descompone, liberando vapores de antimonio y óxido de antimonio .
La estructura cristalina es blenda de zinc con una constante de red de 0,648 nm . [10]
Propiedades electrónicas
InSb es un semiconductor de banda prohibida directa estrecha con una banda prohibida de energía de 0,17 eV a 300 K y 0,23 eV a 80 K. [10]
El InSb sin dopar posee la mayor movilidad de electrones a temperatura ambiente de 78000 cm 2 /(V⋅s), [11] velocidad de deriva de electrones y longitud balística (hasta 0,7 μm a 300 K) [10] de cualquier semiconductor conocido, excepto los nanotubos de carbono .
Los detectores de fotodiodo de antimoniuro de indio son fotovoltaicos y generan corriente eléctrica cuando se someten a radiación infrarroja. La eficiencia cuántica interna de InSb es efectivamente del 100%, pero es una función del espesor, particularmente para fotones cercanos al borde de la banda. [12] Como todos los materiales de banda prohibida estrecha, los detectores de InSb requieren recalibraciones periódicas, lo que aumenta la complejidad del sistema de imágenes. Esta complejidad adicional vale la pena cuando se requiere una sensibilidad extrema, por ejemplo, en sistemas de imágenes térmicas militares de largo alcance. Los detectores de InSb también requieren refrigeración, ya que tienen que operar a temperaturas criogénicas (normalmente 80 K). Hay disponibles matrices grandes (hasta 2048 × 2048 píxeles ). [13] HgCdTe y PtSi son materiales con un uso similar.
Una capa de antimoniuro de indio intercalada entre capas de antimoniuro de aluminio e indio puede actuar como un pozo cuántico . En una heteroestructura de este tipo, se ha demostrado recientemente que el InSb/ AlInSb exhibe un efecto Hall cuántico robusto . [14] Este enfoque se estudia para construir transistores muy rápidos . [15] A finales de los años 1990 se construyeron transistores bipolares que funcionaban a frecuencias de hasta 85 GHz a partir de antimoniuro de indio; más recientemente se han descrito transistores de efecto de campo que funcionan a más de 200 GHz ( Intel / QinetiQ ). [ cita requerida ] Algunos modelos sugieren que se pueden alcanzar frecuencias de terahercios con este material. Los dispositivos semiconductores de antimoniuro de indio también son capaces de funcionar con voltajes inferiores a 0,5 V, lo que reduce sus requisitos de potencia. [ cita requerida ]
Métodos de crecimiento
El InSb se puede cultivar solidificando una masa fundida desde el estado líquido ( proceso Czochralski ) o epitaxialmente mediante epitaxia en fase líquida , epitaxia de pared caliente o epitaxia de haz molecular . También se puede cultivar a partir de compuestos organometálicos mediante MOVPE . [ cita requerida ]
Aplicaciones del dispositivo
- Detectores de imágenes térmicas que utilizan fotodiodos o detectores fotoelectromagnéticos [ cita requerida ]
- Sensores de campo magnético que utilizan magnetorresistencia o efecto Hall [ cita requerida ]
- Transistores rápidos (en términos de conmutación dinámica). Esto se debe a la alta movilidad de portadores del InSb [ cita requerida ]
- En algunos de los detectores de la cámara infrarroja del telescopio espacial Spitzer [ cita requerida ]
Referencias
- ^ de Haynes, pág. 4.66
- ^ Haynes, págs. 12.156
- ^ Haynes, págs. 5.22
- ^ "Antimonde de indio". American Elements . Consultado el 20 de junio de 2019 .
- ^ Liu, TS; Peretti, EA (1951). "El parámetro reticular de InSb". Trans AIME . 191 : 791.
- ^ Orton, JW (2009). Semiconductores y la revolución de la información: cristales mágicos que hicieron posible la tecnología de la información . Academic Press. pp. 138–9. ISBN 9780444532404.
- ^ Avery, DG; Goodwin, DW; Lawson, WD; Moss, TS (1954). "Propiedades ópticas y fotoeléctricas del antimonuro de indio". Actas de la Physical Society . Serie B. 67 (10): 761. Bibcode :1954PPSB...67..761A. doi :10.1088/0370-1301/67/10/304.
- ^ Dedezade, Esat (21 de febrero de 2019). «El nuevo laboratorio de computación cuántica de Microsoft en Delft abre sus puertas a un mundo de posibilidades». Microsoft News Centre Europe .
- ^ Kaku, Michio (2023). Supremacía cuántica (1.ª ed.). Nueva York: Doubleday . pág. 96. ISBN. 978-0-385-54836-6.
- ^ abc Propiedades del antimoniuro de indio (InSb). ioffe.ru
- ^ Rode, DL (1971). "Transporte de electrones en InSb, InAs e InP". Physical Review B . 3 (10): 3287–3299. Código Bibliográfico :1971PhRvB...3.3287R. doi :10.1103/PhysRevB.3.3287.
- ^ Avery, DG; Goodwin, DW; Rennie, Miss AE (1957). "Nuevos detectores infrarrojos que utilizan antimoniuro de indio". Journal of Scientific Instruments . 34 (10): 394. Bibcode :1957JScI...34..394A. doi :10.1088/0950-7671/34/10/305.
- ^ Beckett, MG (1995). "3. Cámara". Imágenes infrarrojas de alta resolución (PhD). Universidad de Cambridge. uk.bl.ethos.388828.
- ^ Alexander-Webber, JA; Baker, AMR; Buckle, PD; Ashley, T.; Nicholas, RJ (5 de julio de 2012). "Ruptura de alta corriente del efecto Hall cuántico y calentamiento de electrones en InSb/AlInSb". Physical Review B . 86 (4). American Physical Society (APS): 045404. Bibcode :2012PhRvB..86d5404A. doi :10.1103/physrevb.86.045404.
- ^ Will Knight (10 de febrero de 2005). «El transistor de pozo cuántico promete computación eficiente». New Scientist . Consultado el 11 de enero de 2020 .
Fuentes citadas
- Haynes, William M., ed. (2016). Manual de química y física del CRC (97.ª edición). CRC Press . ISBN 9781498754293.
Enlaces externos
- Hoja de ruta nacional sobre semiconductores compuestos en la Oficina de Investigación Naval
- Ficha de datos de seguridad del material Archivado el 3 de marzo de 2016 en Wayback Machine en la Universidad de Texas en Dallas
