Nitrur d'indi gal·li
 |
L'article necessita algunes millores de redacció. |
 | |
| Substància química | tipus d'entitat química  |
|---|---|
| Estructura química | |
| Fórmula química | InGaN |
Nitrur d'indi gal·li (InGaN) és un material semiconductor format per una barreja de nitrur de gal·li (GaN) i nitrur d'indi (InN). És un semiconductor ternari grup III/grup V de banda prohibida directa, la qual es pot ajustar variant la quantitat d'indi a l'aliatge. InxGa1−xN té un abast de banda buit directe des de l'infraroig (0,69 eV) per a InN fins a l'ultraviolat (3,4 eV) de GaN. La relació In/Ga és normalment entre 0,02/0,98 i 0,3/0,7.[1]
El nitrur d'indi gal·li és la capa que emet llum en els LED blaus i verds moderns i sovint es cultiva en un tampó de GaN sobre un substrat transparent com, per exemple, el safir o el carbur de silici. Té una gran capacitat calorífica i la seva sensibilitat a les radiacions ionitzants és baixa (com altres nitrurs del grup III), el que el converteix també en un material potencialment adequat per a dispositius solars fotovoltaics, específicament per a matrius de satèl·lits.
Es preveu teòricament que la descomposició espinodal del nitrur d'indi s'hauria de produir per a composicions entre el 15% i el 85%, donant lloc a regions o cúmuls d'InGaN rics i rics en Ga. Tanmateix, només s'ha observat una segregació de fase feble en estudis experimentals d'estructura local.[2] Altres resultats experimentals que utilitzen excitació de catodoluminescència i fotoluminescència en pous multiquàntics d'InGaN de baix contingut han demostrat que proporcionant paràmetres de materials correctes dels aliatges InGaN/GaN, els enfocaments teòrics dels sistemes AlGaN/GaN també s'apliquen a les nanoestructures InGaN.[3]
El GaN és un material ric en defectes amb densitats de dislocació típiques [4] superiors a 108 cm−2. S'espera que l'emissió de llum de les capes d'InGaN cultivades en aquests tampons de GaN utilitzats en LED blaus i verds s'atenuï a causa de la recombinació no radiativa en aquests defectes.[5] No obstant això, els pous quàntics InGaN, són emissors de llum eficients en díodes emissors de llum verd, blau, blanc i ultraviolada i làsers de díode.[6][7][8] Les regions riques en indi tenen un interval de banda menor que el material circumdant i creen regions d'energia potencial reduïda per als portadors de càrrega. Els parells d'electrons-forat queden atrapats allà i es recombinen amb l'emissió de llum, en lloc de difondre's a defectes de cristall on la recombinació no és radiativa. A més, les simulacions per ordinador autoconsistents han demostrat que la recombinació radiativa es centra on les regions són riques en indi.[9]
La longitud d'ona emesa, depenent de la bretxa de banda del material, es pot controlar mitjançant la relació GaN/InN, des de prop de l'ultraviolat per a 0,02 In/0,98Ga fins a 390. nm per a 0,1 In/0,9 Ga, blau violeta 420 nm per a 0,2 In/0,8 Ga, al blau 440 nm per a 0,3 In/0,7 Ga, a vermell per a proporcions més altes i també pel gruix de les capes d'InGaN que normalment es troben en el rang de 2-3 nm. Tanmateix, els resultats de les simulacions atomístiques han demostrat que les energies d'emissió tenen una dependència menor de petites variacions de les dimensions del dispositiu.[10] Els estudis basats en la simulació de dispositius han demostrat que podria ser possible augmentar l'eficiència dels LED InGaN/GaN mitjançant l'enginyeria de banda intermitent, especialment per als LED verds.[11]
Referències
[modifica]- ↑ Linti, G. Angewandte Chemie International Edition, 50, pàg. 11569. DOI: 10.1002/anie.201105633.
- ↑ V. Kachkanov; K.P. O’Donnell; S. Pereira; R.W. Martin Phil. Mag., 87, 13, 2007, pàg. 1999–2017. Bibcode: 2007PMag...87.1999K. DOI: 10.1080/14786430701342164.
- ↑ A. Reale1, A. Di Carlo, A. Vinattieri, M. Colocci, F. Rossi, N. Armani, C. Ferrari, G. Salviati, L. Lazzarini, V. Grillo Physica Status Solidi C, 2, 2, 2005, pàg. 817–821. Bibcode: 2005PSSCR...2..817R. DOI: 10.1002/pssc.200460305.
- ↑ Rak Jun Choi, Hyung Jae Lee, Yoon-bong Hahn, Hyung Koun Cho Korean Journal of Chemical Engineering, 21, 2004, pàg. 292–295. DOI: 10.1007/BF02705411.
- ↑ P. G. Eliseev. «Radiative processes in InGaN quantum wells» (en anglès). Arxivat de l'original el 8 abril 2013.
- ↑ Liang-Yi Chen; Ying-Yuan Huang; Chun-Hsiang Chang; Yu-Hsuan Sun; Yun-Wei Cheng Optics Express, 18, 8, 2010, pàg. 7664–7669. Bibcode: 2010OExpr..18.7664C. DOI: 10.1364/OE.18.007664. PMID: 20588606 [Consulta: free].
- ↑ HJ Chang. «Strong luminescence from strain relaxed InGaN/GaN nanotips for highly efficient light emitters» (en anglès). [Consulta: 20 setembre 2013].
- ↑ C Skierbiszewski1,2, P Perlin1,2, I Grzegory, Z R Wasilewski, M Siekacz, A Feduniewicz, P Wisniewski, J Borysiuk, P Prystawko, G Kamler, T Suski and S Porowski Semiconductor Science and Technology, 20, 8, 2005, pàg. 809–813. Bibcode: 2005SeScT..20..809S. DOI: 10.1088/0268-1242/20/8/030.
- ↑ F. Sacconi, M. Auf der Maur, A. Pecchia, M. Lopez, A. Di Carlo. "Optoelectronic properties of nanocolumnar InGaN/GaN quantum disk LEDs" Physica Status Solidi C, 9, 5, 2012, pàg. 1315–1319. Bibcode: 2012PSSCR...9.1315S. DOI: 10.1002/pssc.201100205.
- ↑ M. Lopez, F. Sacconi, M. Auf der Maur, A. Pecchia, A. Di Carlo. "Atomistic simulation of InGaN/GaN quantum disk LEDs" Optical and Quantum Electronics, 44, 3, 2012, pàg. 89–94. DOI: 10.1007/s11082-012-9554-3.
- ↑ M. Auf der Maur, K. Lorenz and A. Di Carlo. "Band gap engineering approaches to increase InGaN/GaN LED efficiency" Physica Status Solidi C, 44, 3–5, 2012, pàg. 83–88. DOI: 10.1007/s11082-011-9536-x.