Arséniure d'indium

composé chimique

Arséniure d'indium

__ In3+     __ As3-
Identification
Nom UICPA arséniure d'indium(III)
No CAS 1303-11-3
No ECHA 100.013.742
No CE 215-115-3
Apparence Solide gris
Propriétés chimiques
Formule AsIn  [Isomères]InAs
Masse molaire[1] 189,74 ± 0,003 g/mol
As 39,49 %, In 60,51 %,
Propriétés physiques
fusion 936 à 942 °C
Solubilité insoluble dans l'eau
Masse volumique 5,68
Propriétés électroniques
Bande interdite 0,354 eV
Mobilité électronique 40 000 cm2·V-1·s-1
Cristallographie
Système cristallin Cubique
Structure type zinc-blende
Paramètres de maille 0,605 nm[2]
Propriétés optiques
Indice de réfraction 3,51
Précautions
Directive 67/548/EEC
Toxique
T
Dangereux pour l’environnement
N


Composés apparentés
Autres cations Arséniure de bore
Arséniure d'aluminium
Arséniure de gallium
Autres anions Nitrure d'indium
Phosphure d'indium
Antimoniure d'indium

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L'arséniure d'indium, InAs, est un semi-conducteur composite binaire de type III-V, composé d'arsenic et d'indium. Il a l'apparence d'un cristal cubique, gris, avec un point de fusion de 942 °C[2]. L'arséniure d'indium est assez similaire à l'arséniure de gallium. Ses propriétés en sont assez proches, et comme celui-ci, il possède un gap direct. Il possède l'une des plus importantes mobilités d'électron parmi les semi-conducteurs, et son gap est l'un des plus petits. Il est toxique et dangereux pour l'environnement.

L'arséniure d'indium est parfois utilisé en combinaison avec le phosphure d'indium (InP). Les alliages avec l'arséniure de gallium (GaAs) forment un semi-conducteur ternaire, l'arséniure d'indium-gallium (InGaAs), dont le gap dépend du ratio In/Ga.

La différence de paramètre de maille entre l'arséniure d'indium et le phosphure d'indium ou l'arséniure de gallium est cependant suffisante pour former des boîtes quantiques (quantum dots) : lors du dépôt d'une monocouche d'InAs sur un substrat d'InP ou de GaAs, en raison des tensions qui se forment à cause de cette différence de paramètre de maille, l'arséniure d'indium se réorganise en « nano-îles » formant à la surface d'InP ou de GaAs des boîtes quantiques[3]. Il est également possible de former des boîtes quantiques dans l'arséniure d'indium-gallium ou dans l'arséniure d'aluminium-gallium.

Cristallographie modifier

Comme l'arséniure de gallium et la plupart des semi-conducteurs binaires, l'arséniure d'indium a une structure cristallographique de type « blende ».

Applications modifier

De par sa forte mobilité en électrons et de son gap réduit, il est souvent utilisé en opto-électronique dans la gamme des rayonnements infrarouges et longueurs d'onde supérieures. Les propriétés optoélectroniques et les vibrations phononiques sont légèrement modifiées sous l'effet de la température dans la gamme de 0 K à 500 K[4], alors que le changement est très important sous l'effet de la pression, par exemple l'InAs converti d'un semi-conducteur à bande interdite directe en un semi-conducteur à bande interdite indirecte[5].

Il est très souvent utilisé comme source de radiation térahertz car c'est un fort émetteur photo-Dember (en). L'arséniure d'indium est aussi utilisé pour la fabrication de diodes laser.

Détecteur infrarouge modifier

L'arséniure d'indium est utilisé dans la fabrication de détecteurs infrarouges pour une longueur d'onde comprise entre 1 et 3,8 μm. Ces détecteurs sont souvent sous la forme de photodiodes, mais dans les derniers développements, l'arséniure d'indium est aussi utilisé dans les photodétecteurs infrarouge à puits quantiques (QWIPs) et les photodétecteurs infrarouges à boîtes quantiques (QDIPs). Si leurs performances, notamment en termes de bruit, sont meilleures refroidies à des températures cryogéniques, les détecteurs à base d'InAs fonctionnent aussi à haute puissance à température ambiante.

Notes et références modifier

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a et b (en) « Thermal properties of Indium Arsenide (InAs) », sur ioffe.rssi.ru, (consulté le )
  3. (en) « oe magazine - eye on technology » (consulté le )
  4. (en) Abdel Razik Degheidy, Elkenany Brens Elkenany, Mohamed Abdel Kader Madkour et Ahmed. M. Abuali, « Temperature dependence of phonons and related crystal properties in InAs, InP and InSb zinc-blende binary compounds », Computational Condensed Matter, vol. 16,‎ , e00308 (DOI 10.1016/j.cocom.2018.e00308, S2CID 104138117)
  5. (en) A. R. Degheidy, A. M. Abuali et Elkenany B. Elkenany, « The Response of Phonon Frequencies, Sound Velocity, Electronic, Optical, and Mechanical Properties of Indium (Phosphide, Arsenide, and Antimonide) to Hydrostatic Pressure », ECS Journal of Solid State Science and Technology, vol. 11, no 6,‎ , p. 063016 (ISSN 2162-8769, DOI 10.1149/2162-8777/ac79cc, S2CID 249836631, lire en ligne)