arseniuro de indio y antimoniuro

_{El arseniuro de indio}y antimonio , también conocido como arseniuro de indio y antimonio _o InAsSb ( InAs₁₋ₓSbₓ ) , es un compuesto semiconductor ternario III -V . Puede considerarse una aleación entre arseniuro de indio ( InAs) y antimonio de indio (InSb). La aleación puede contener cualquier proporción de arsénico y antimonio. InAsSb se refiere generalmente a cualquier composición de la aleación.

Preparación

Las películas de InAsSb se han cultivado mediante epitaxia de haces moleculares (MBE), epitaxia en fase vapor metalorgánica (MOVPE) y epitaxia en fase líquida (LPE) sobre sustratos de arseniuro de galio y antimoniuro de galio . Se suele incorporar en heteroestructuras en capas con otros compuestos III-V.

Estabilidad termodinámica

Entre 524 °C y 942 °C (los puntos de fusión del InSb y el InAs puros, respectivamente), el InAsSb puede existir en un equilibrio líquido-sólido de dos fases, dependiendo de la temperatura y la composición promedio de la aleación. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

El InAsSb posee una brecha de miscibilidad adicional a temperaturas inferiores a aproximadamente 503 °C. ^{[ 2 ]} Esto significa que las composiciones intermedias de la aleación por debajo de esta temperatura son termodinámicamente inestables y pueden separarse espontáneamente en dos fases: una rica en InAs y otra rica en InSb. Esto limita las composiciones de InAsSb que se pueden obtener mediante técnicas de crecimiento cercanas al equilibrio, como LPE, a aquellas fuera de la brecha de miscibilidad. ^{[ 1 ]} Sin embargo, se pueden obtener composiciones de InAsSb dentro de la brecha de miscibilidad con técnicas de crecimiento fuera del equilibrio, como MBE y MOVPE. Al seleccionar cuidadosamente las condiciones de crecimiento y mantener temperaturas relativamente bajas durante y después del crecimiento, es posible obtener composiciones de InAsSb dentro de la brecha de miscibilidad que son cinéticamente estables .

Propiedades electrónicas

Brecha de banda de InAsSb en electronvoltios en función de la composición (x) y la temperatura ( K ). ^{[ 1 ]}

Brecha de energía de banda de InAsSb en electronvoltios en función de la composición (x) a 300 K (temperatura ambiente, línea azul) y 77 K ( temperatura del nitrógeno líquido , línea roja).

La brecha de banda y la constante de red de las aleaciones de InAsSb se encuentran entre las del InAs puro (a = 0,606 nm, E _g = 0,35 eV ) y el InSb (a = 0,648 nm, E _g = 0,17 eV). ^{[ 3 ]} En todas las composiciones, la brecha de banda es directa , como en el InAs y el InSb. La brecha de banda directa muestra una fuerte curvatura, alcanzando un mínimo con respecto a la composición en aproximadamente x = 0,62 a temperatura ambiente y temperaturas más bajas. Se ha sugerido la siguiente relación empírica para la brecha de banda directa del InAsSb en eV como función de la composición (0 < x < 1) y la temperatura (en Kelvin ): ^{[ 1 ]}

$E_{g}(x,T)=0.417-(1.28\cdot 10^{-4})T-(2.6\cdot 10^{-7})T^{2}-x(C+0.182+(10^{-9})T^{2})+x^{2}(C-(5.8\cdot 10^{-4})+(10^{-7})T^{2})$

Esta ecuación se representa gráficamente en las figuras, utilizando un parámetro de curvatura sugerido de C = 0,75 eV. También se han propuesto relaciones ligeramente diferentes para E _g en función de la composición y la temperatura, dependiendo de la calidad del material, la deformación y la densidad de defectos.

Aplicaciones

Debido a su pequeña banda prohibida directa, el InAsSb ha sido objeto de numerosos estudios en las últimas décadas, principalmente para su uso en fotodetectores infrarrojos de onda media a larga que operan a temperatura ambiente y temperaturas criogénicas. ^[¹^] El InAsSb se utiliza como material activo en algunos fotodetectores infrarrojos disponibles comercialmente. Dependiendo de la heteroestructura y la configuración del detector, los detectores basados en InAsSb pueden operar en longitudes de onda que van desde aproximadamente 2 μm hasta 11 μm.

Véase también

El telururo de mercurio y cadmio es un compuesto ternario II-VI que posee una banda prohibida ampliamente ajustable y se utiliza en fotodetectores infrarrojos comerciales de onda media y larga.
Arseniuro de aluminio y antimoniuro : un compuesto ternario III-V que se utiliza como material de barrera en algunos fotodetectores basados en InAsSb.

Referencias

1 2 3 4 5 Rogalski, A.; Martyniuk, P.; Kopytko, M.; Madejczyk, P.; Krishna, S. (2020). " Fotodetectores infrarrojos basados en InAsSb: treinta años después" . Sensors . 20 (24): 7047. Bibcode : 2020Senso..20.7047R . doi : 10.3390/s20247047 . PMC 7763214. PMID 33317004 .
1 2 Ishida, K.; Nomura, T.; Tokunaga, H.; Ohtani, H.; Nishizawa, T. (1989). "Brechas de miscibilidad en los sistemas GaP-InP, GaP-GaSb, InP-InSn e InAs-InSb". Journal of the Less Common Metals . 155 (2): 193– 206. doi : 10.1016/0022-5088(89)90228-2 .
↑ Vurgaftman, I.; Meyer, JR; Ram-Mohan, LR (2001). "Parámetros de banda para semiconductores compuestos III–V y sus aleaciones". Journal of Applied Physics . 89 (11): 5815– 5875. Bibcode : 2001JAP....89.5815V . doi : 10.1063/1.1368156 .

Enlaces externos

Propiedades del InAsSb

[Rogalski2020-1] 1 2 3 4 5 Rogalski, A.; Martyniuk, P.; Kopytko, M.; Madejczyk, P.; Krishna, S. (2020). " Fotodetectores infrarrojos basados en InAsSb: treinta años después" . Sensors . 20 (24): 7047. Bibcode : 2020Senso..20.7047R . doi : 10.3390/s20247047 . PMC 7763214. PMID 33317004 .

[Ishida1989-2] 1 2 Ishida, K.; Nomura, T.; Tokunaga, H.; Ohtani, H.; Nishizawa, T. (1989). "Brechas de miscibilidad en los sistemas GaP-InP, GaP-GaSb, InP-InSn e InAs-InSb". Journal of the Less Common Metals . 155 (2): 193– 206. doi : 10.1016/0022-5088(89)90228-2 .

[VMR-3] Vurgaftman, I.; Meyer, JR; Ram-Mohan, LR (2001). "Parámetros de banda para semiconductores compuestos III–V y sus aleaciones". Journal of Applied Physics . 89 (11): 5815– 5875. Bibcode : 2001JAP....89.5815V . doi : 10.1063/1.1368156 .

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