Antimoniure d'indium

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Antimoniure d'indium
__ In3+     __ Sb3−
__ In3+     __ Sb3−
__ In3+     __ Sb3−
Identification
Nom IUPAC antimoniure d'indium
No CAS 1312-41-0
No EINECS 215-192-3
No RTECS NL1105000
PubChem 3468413
SMILES
Apparence granulés gris argent inodores[1]
Propriétés chimiques
Formule brute InSb  [Isomères]
Masse molaire[2] 236,578 ± 0,004 g/mol
In 48,53 %, Sb 51,47 %,
Propriétés physiques
fusion 500 °C[1]
Solubilité insoluble dans l'eau[1]
Masse volumique 5,75 g·cm-3[1]
Propriétés électroniques
Bande interdite 0,17 eV[3]
Mobilité électronique 7,7·104 cm2·V-1·s-1[3]
Mobilité des trous 850 cm2·V-1·s-1[3]
Cristallographie
Système cristallin blende
Paramètres de maille 0,648 nm[3]
Précautions
Directive 67/548/EEC[1]
Nocif
Xn
Dangereux pour l’environnement
N


Transport[1]
60
   1549   
SGH[1]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
H302, H332, H411, P261, P273, P312, P301+P312, P304+P340,
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L'antimoniure d'indium (InSb) est un composé semi-conducteur III-V constitué d'antimoine et d'indium. C'est un composé à gap étroit utilisé comme détecteur infrarouge, notamment en imagerie thermique, systèmes FLIR, dans les systèmes de guidage autodirecteur infrarouge et en astronomie infrarouge. Les détecteurs à base d'antimoniure d'indium sont sensibles aux longueurs d'ondes comprises entre 1 et 5 μm.

Structure[modifier | modifier le code]

L'antimoniure d'indium possède comme la plupart des semi-conducteurs III-V (GaAs, InAs, etc.) une structure de type « blende », c'est-à-dire deux mailles cubique faces centrées (cfc) de chacun des deux composants imbriquées et décalées d'un vecteur (1/4;1/4;1/4), ou d'un autre point de vue, une maille cfc de l'un des constituants dont quatre des huit sites tétraédriques sont occupés par l'autre constituant. Il possède donc une géométrie tétragonale où chaque ion indium est lié à quatre ions antimoniure, et vice-versa.

Son paramètre de maille est de 0,648 nm[3].

Propriétés[modifier | modifier le code]

L'antimoniure d'indium a une apparence métallique gris foncé, ou de poudre avec un éclat vitreux. Au-dessus de 500 °C, il fond et se décompose, libérant des vapeurs d'oxyde d'antimoine.

C'est un semi-conducteur à gap étroit, 0,17 eV à 300 K et 0,23 eV à 80 K.

Non-dopé, InSb possède la plus grande mobilité électronique à température ambiante (78 000 cm2·V-1·s-1)[4], la plus grande vitesse de dérive d'électron, et la plus grande longueur balistique (jusqu'à 0,7 μm à 300 K)[3] de tous les semi-conducteurs connus, à l'exception possible des nanotubes de carbone.

Production[modifier | modifier le code]

L'InSb monocristallin peut être produit par solidification à partir de l'état liquide (procédé de Czochralski), ou par épitaxie, notamment par épitaxie en phase liquide (LPE), hot wall epitaxy ou épitaxie par jet moléculaire (MBE). Il peut également être obtenu à partir de composés organométalliques par MOVPE.

Utilisation[modifier | modifier le code]

L'antimoniure d'indium de par son gap étroit à des utilisations similaires à celles du HgCdTe et du PtSi.

Les détecteurs de type photodiodes à base d'antimoniure d'indium sont photovoltaïque, générant du courant lorsqu'exposés à un rayonnement infrarouge. L'efficacité quantique de InSb est de 100 % mais dépend de son épaisseur pour les photons à énergie proche du gap[5].

Comme tous les matériaux à gap étroit, les détecteurs à InSb requièrent des recalibrations périodiques, augmentant la complexité des systèmes d'imagerie les utilisant. Ces recalibrations sont d'autant plus nécessaire dans les cas où une sensibilité extrême est requise, comme par exemple dans les système d'imagerie thermiques militaires à longue portée. Comme tous les dispositifs détecteurs d'infrarouges à photodiode, les détecteurs à InSb requièrent un système de refroidissement, car ils opèrent à température cryogénique (typiquement à 80 K en utilisant de l'azote liquide). De grande matrices (jusqu'à 2048x2048 pixels) sont disponibles[6].

Il est possible de créer des puits quantiques (QW) en insérant une couche d'antimoniure d'indium entre deux couches d'antimoniure d'aluminium-indium (AlInSb). Cette approche est étudiée dans la fabrication de transistors ultra-rapides[7]. Des transistors bipolaires à base d'antimoniure d'indium opérant à des fréquence jusqu'à 85 GHz ont été produits à la fin des années 1990; plus récemment, Intel et QinetiQ ont annoncé avoir produit des transistors à effet de champ (FET) à base d'antimoniure d'indium opérant au-dessus de 200 GHz. Certains modèles prévoient qu'il est possible d'obtenir des fréquences térahertz avec ce matériau. Un autre aspect intéressant est que les dispositifs à base d'antimoniure d'indium sont capables de fonctionner à des voltages inférieurs à 0,5 V.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e, f et g Fiche Alfa Aesar, consultée le 18 juillet 2012
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. a, b, c, d, e et f Propriétés de l'antimoniure d'indiume (InSb)
  4. (en) Rode, D. L., « Electron Transport in InSb, InAs, and InP », Physical Review B, vol. 3, no 10,‎ 1971, p. 3287 (DOI 10.1103/PhysRevB.3.3287)
  5. (en) Avery, D G, D W Goodwin et Miss A E Rennie, « New infra-red detectors using indium antimonide », Journal of Scientific Instruments, vol. 34, no 10,‎ 1957, p. 394 (DOI 10.1088/0950-7671/34/10/305)
  6. M. G. Beckett "High Resolution Infrared Imaging", PhD thesis, Cambridge University (1995) Chapter 3: Camera
  7. 'Quantum well' transistor promises lean computing