InSb là hợp chất tinh thể tạo bởi các nguyên tố Inđi (In) và Antimoni (Sb). Đó là vật liệu bán dẫn vùng cấm hẹp thuộc nhóm III-V dùng trong detector IR, bao gồm camera tạo ảnh, hệ FLIR, hệ tự dẫn hƣớng tên lửa hành trình và thiên văn hồng ngoại. Detector InSb nhạy trong vùng bƣớc sóng 1- 7 µm, trong đó bƣớc sóng thấp hơn ứng với nhiệt độ nitơ lỏng và 7 µm là khoảng quanh nhiệt độ phòng.
Tinh thể InSb đƣợc nuôi chậm nhất là từ năm 1954. InSb có dáng vẻ miếng kim loại xám đen óng ánh. Khi nung đến nhiệt độ trên 5000
C, nó nóng chảy và phân ly.
Hình 2.1. Cấu trúc màng tinh thể của InSb (hình trái) và InSb dạng khối
Bảng 2.1:Các Tính Chất vật lý của InSb
Các Tính Chất vật lý của InSb
Công thức phân tử InSb
Khối lƣợng mol 236,58 g mol−1
Dáng vẻ Xám đen, tinh thể kim loại
Mật độ 5,775 g cm-3 Điểm nóng chảy 527 °C (800 K, 981 °F) Độ rộng vùng cấm (300K) 0,17 eV Điện trƣờng đánh thủng ≈103 V cm-1 Độ linh động điện tử 7,8x104 cm2V-1s-1 Độ linh động lỗ trống ≤850 cm2V-1s-1 Hệ số khuếch tán điện tử ≤2x103 cm2s-1 Hệ số khuếch tán lỗ trống ≤22 cm2s-1 Tốc độ nhiệt điện tử 9,8x105 m s-1 Tốc độ nhiệt lỗ trống 1,8x105 m s-1 Độ dẫn nhiệt (300 K) 0,18W K-1cm-1 Chiết suất IR (nD) 4.0 Hệ số tái hợp bức xạ 5x10-11 cm3s-1
Bảng 2.2: Cấu trúc tinh thểcủa InSb
Cấu trúc tinh thể của InSb
Cấu trúc tinh thể Cub (Zincblende)
Nhóm không gian F43m
Hình học phối trí Tứ diện
InSb có độ rộng vùng cấm là 0,17 eV tại 300K và 0,23 eV tại 80K. Cấu trúc tinh thể là Cub (Z) với hằng số mạng là 0,648 nm. InSb không pha tạp (loại n) có độ linh động (mobility) điện tử nhiệt độ phòng [7,8x104
cm2V-1s-1, so sánh với Si là 1,5x103
cm2V-1s-1 (tại nhiệt độ 77K là 1,2x106
cm2V-1s-1)], tốc độ kéo theo điện tử lớn nhất trong tất cả bán dẫn đã biết, ngoại trừ ống nanô cacbon.
Cho T≥250K thời gian sống của phần tử tải (điện tử và lỗ trống) đƣợc xác định bởi tái hợp Auger (điện tử tái hợp với lỗ trống và năng lƣợng phát ra đƣợc hấp thụ bởi hạt tải thứ ba):
τn = τp ≈ (1/Ca) ni 2 (2.1) Trong đó: - Ca [cm-6s-1] là hệ số Auger; - ni là nồng độ hạt tải thuần,
Tại mỗi nhiệt độ phòng 300K, ta có các giá trị cho InSb nhƣ sau : - ni= 2x1016 cm-3 ( Si: 1,45x1010 cm-3).
- τn = τp≈5x10-8
s ( Si: 2,5x10-3 s).
Tại nhiệt độ làm lạnh ni tơ lỏng 77Kta có các giá trị cho InSb nhƣ sau - τp ~ 10-6 s (cho n-InSb; donor = Te, Se, S);
-τn ~ 10-10 s (cho p-InSb; acceptor = Zn, Ge, Cr, Cd, Cu).