Indium galliumarsenid

Indium gallium arsenid (InGaAs), også kendt som gallium indium arsenid , er et halvledermateriale og navnet på en gruppe legeringer fremstillet af de to basale materialer indium arsenid (InAs) og gallium arsenid (GaAs). Legeringen er en af III-V sammensatte halvledere og bruges som en direkte halvleder inden for optoelektronik .

Generel

Båndgapskurve som en funktion af blandingsforholdet X for indium og galliumarsenid

Afhængigt af blandingsforholdet mellem de to udgangsstoffer kan en notation af formen In 1− X Ga X Som anvendes, hvor X angiver blandingsforholdet, kan de optiske egenskaber ændres under produktionen af ​​materialet ved at ændre båndgabet som vist i den tilstødende viste figur. Med værdien X = 0,47 er indiumgalliumarsenid kommercielt tilgængeligt under CAS-nummer 106097-59-0 , men ethvert andet blandingsforhold kan produceres. Med X = 0 er det rent indiumarsenid med et båndgab på 0,34  eV ved 300 K til X.= 1 for rent galliumarsenid med et båndgab på 1,42 eV.

Kommercielt tilgængeligt indiumgalliumarsenid med et blandingsforhold på X = 0,47 dyrkes som en enkelt krystal ved hjælp af krystalvækst på et substrat af indiumphosphid (InP). Forholdet skyldes, at gitterkonstanten for indium galliumarsenidlegeringen svarer til den for indiumphosphid. Båndgabet på In 0,53 Ga 0,47 Som det er 0,75 eV; legeringen har en høj elektronmobilitet på næsten 10.000 cm 2 · V -1 · s -1 .

Ansøgninger

Det primære anvendelsesområde er infrarøde detektorer, såsom fotodioder , med maksimal følsomhed som en funktion af bølgelængden i området fra 1,1 µm til 1,7 µm. I modsætning til lignende halvledermaterialer som germanium , som også har en høj følsomhed i det infrarøde interval, har indium galliumarsenid en mindre mørk strøm og en hurtigere responstid med samme detektorstørrelse . De første fotodioder baseret på indium galliumarsenid blev udviklet i 1977 af TP Pearsall og RW Hopson ved Cornell University , New York .

På grund af den høje elektronmobilitet er andre anvendelser af materialet i såkaldte høj elektronmobilitetstransistorer (HEMT). Med en transitfrekvens på over 600 GHz er transistorer lavet af indium galliumarsenid blandt de hurtigste transistorer med applikationer inden for terarahz-stråling .

Individuelle beviser

  1. ^ John C. Woolley, Mathew B. Thomas, Alan G. Thompson: Variation i optisk energigap i Ga x In 1 - x Som legeringer. I: Canadian Journal of Physics. 46, nr. 2, 1968, s. 157-159, doi : 10.1139 / p68-023
  2. ↑ a b T.P. Pearsall: Ga 0,47 I 0,53 As: En ternær halvleder til fotodetektorapplikationer. I: IEEE Journal of Quantum Electronics. Bind 16, nummer 7, 1980, s. 709-720, doi : 10.1109 / JQE.1980.1070557
  3. ^ TP Pearsall, MA Pollack: Kapitel 2 - Sammensatte halvlederfotodioder. I: WT Tsang (red.): Halvledere og halvmetaller. Bind 22D, Academic Press, New York 1985, ISBN 0-12-752153-4 , s. 174-241.
  4. ↑ TP Pearsall, RW Hopson Jr.: Vækst og karakterisering af gittermatchede epitaksiale film af Ga x In 1 - x As / InP af væskefase-epitaxy. I Journal of Electronic Materials. 7, nr. 1, 1978, s. 133-146, doi : 10.1007 / BF02656025 .
  5. ^ Arnulf Leuther: Mod Terahertz-kredsløb - På vej til Terahertz-kredsløbet . I: Årsrapport Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics . 2010 ( PDF [adgang til 8. oktober 2013]).