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Nitruro de galio-indio

Agosto 03, 2021

El nitruro de galio-indio (InGaN, IndioxGalio1-xNitruro) es un material semiconductor hecho de una mezcla de nitruro de galio (GaN) y nitruro de Indio (InN). Pertenece al grupo de semiconductores III/ V. Su banda prohibida puede ser manipulada variando la cantidad de Indio en la aleación.[1]​ En el InGaN, la relación para los materiales InGa es usualmente 0.02/0.98 y 0.3/0.7.[2]​

Aplicaciones LED con InGaN

El InGaN está en una de las capas emisoras de luz de los modernos LEDs de color azul y verde. Comúnmente el compuesto es crecido en una base de GaN sobre un substrato transparente, e.g. zafiro o carburo de silicio. Tiene alta capacidad calorífica y baja sensibilidad a la radiación ionizante como los otros nitruros del grupo III, lo que hacen de esta aleación potencialmente un material adecuado para construir células fotoeléctricas, especialmente para arreglos usados en satélites.

Teóricamente se puede predecir que la descomposición espinodal del nitruro de indio ocurrirá para compuestos entre 15% y 85%, permitiendo regiones o clústeres de InGaN ricas en In y Ga. Sin embargo, solo una segregación de fase débil ha sido observada en estudios experimentales de estructura.[3]​ Otros resultados experimentales usando cátodo-luminiscencia y fotoluminiscencia en multi-pozos cuánticos de InGaN con bajo contenido de In, han demostrado que proporcionando correctamente los parámetros de materiales en aleaciones de InGaN/GaN, análisis teóricos usados para sistemas AlGaN/GaN también aplican para nanoestructuras de InGaN.[4]​

El GaN es un material rico en defectos, típicamente con densidades de dislocaciones que exceden 108 cm−2.[5]​ La emisión de luz desde la capa con InGaN crecido sobre capas intermedias de GaN usados en LEDs azules y verdes se espera sea atenuada debido a la recombinación no-radiativa producida por tales efectos.[6]​ Sin embargo, los pozos cuánticos de InGaN, son eficientes emisores de luz en diodos verdes, azules, blancos y ultravioleta, así como en diodos láser[7]​[8]​[9]​

Las regiones ricas en indio tienen una banda prohibida menor que el material que las rodea,[10]​ creando regiones con menor energía potencial para las portadoras de carga. Los pares electron-hueco (excitónes) son atrapados en estas regiones recombinándose,[11]​ produciendo así emisión de luz,[12]​[13]​[14]​ en vez de difundirse en los defectos del cristal donde la recombinación es no-radiativa. También, simulaciones atoconsistentes han mostrado que la recombinación radiativa (emisión espontánea) está localizada donde existen regiones ricas en indio.[15]​

La longitud de onda emitida, dependiente de la banda prohibida, puede ser controlada por la relación que se mantiene entre el GaN y el InN en la aleación, desde el ultravioleta cercano con 0.02In/0.98Ga hasta 390 nm con 0.1In/0.9Ga, azul-violeta (420 nm) con 0.2In/0.8Ga, azul (440 nm) con 0.3In/0.7Ga hasta el rojo y otras combinaciones más altas, así como variando el espesor de las capas de InGaN, las cuales típicamente son de 2–3 nm.[2]​[16]​ Otros estudios basados también en simulaciones, muestran que puede ser posible aumentar la eficiencia de la aleacione InGaN/GaN usando ingeniería de banda prohibida, especialmente para LEDs de color verde.[17]​

Referencias

  1. M. Auf der Maur, K. Lorenz and A. Di Carlo. (2012). «"Band gap engineering approaches to increase InGaN/GaN LED efficiency"». Physica status solidi (c) 44 (3-5): 83-88. doi:10.1007/s11082-011-9536-x. 
  2. ↑ Linti, G. The Group 13 Metals Aluminium, Gallium, Indium and Thallium. Chemical Patterns and Peculiarities. Edited by Simon Aldridge and Anthony J. Downs.Angew. Chem. doi:10.1002/anie.201105633. 
  3. V. Kachkanov, K.P. O’Donnell, S. Pereira, R.W. Martin (2007). Phil. Mag. 87 (13): 1999-2017. doi:10.1080/14786430701342164. 
  4. A. Reale1, A. Di Carlo, A. Vinattieri, M. Colocci, F. Rossi, N. Armani, C. Ferrari, G. Salviati, L. Lazzarini, V. Grillo. Investigation of the recombination dynamics in low In-content InGaN MQWs by means of cathodoluminescence and photoluminescence excitation. doi:10.1002/pssc.200460305. 
  5. Rak Jun Choi, Hyung Jae Lee, Yoon-bong Hahn, Hyung Koun Cho. Structural and optical properties of InGaN/GaN triangular-shape quantum wells with different threading dislocation densities. doi:10.1007/BF02705411. 
  6. P. G. Eliseev. «Radiative processes in InGaN quantum wells». 
  7. Liang-Yi Chen, Ying-Yuan Huang, Chun-Hsiang Chang, Yu-Hsuan Sun, Yun-Wei Cheng, Min-Yung Ke, Cheng-Pin Chen, and JianJang Huang. High performance InGaN/GaN nanorod light emitting diode arrays fabricated by nanosphere lithography and chemical mechanical polishing processes. doi:10.1364/OE.18.007664. 
  8. HJ Chang, et alter. «Strong luminescence from strain relaxed InGaN/GaN nanotips for highly efficient light emitters». 
  9. C Skierbiszewski, P Perlin, I Grzegory, Z R Wasilewski, M Siekacz, A Feduniewicz, P Wisniewski, J Borysiuk, P Prystawko, G Kamler, T Suski and S Porowski. High power blue–violet InGaN laser diodes grown on bulk GaN substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy. doi:10.1088/0268-1242/20/8/030. 
  10. Steven Keeping (2012). . Archivado desde el original el 1 de junio de 2012. Consultado el 19 de junio de 2012. 
  11. Hisashi Masui, Hitoshi Sato, Hirokuni Asamizu, Mathew C. Schmidt, Natalie N. Fellows, Shuji Nakamura, and Steven P. DenBaars. Radiative Recombination Efficiency of InGaN-Based Light-Emitting Diodes Evaluated at Various Temperatures and Injection Currents. doi:10.1143/JJAP.46.L627. 
  12. Yu-Jung Lu (呂宥蓉), Hon-Way Lin (林弘偉), Hung-Ying Chen (陳虹穎), Yu-Chen Yang (楊右丞), and Shangjr Gwo (果尚志). Single InGaN nanodisk light emitting diodes as full-color subwavelength light sources. doi:10.1063/1.3597211. 
  13. Hon-Way Lin (林弘偉), Yu-Jung Lu (呂宥蓉), Hung-Ying Chen (陳虹穎), Hong-Mao Lee (李弘貿), and Shangjr Gwo (果尚志). InGaN/GaN nanorod array white light-emitting diode. doi:10.1063/1.3478515. 
  14. Ivan Eliashevich. InGaN blue light-emitting diodes with optimized n-GaN layer. doi:10.1117/12.344483. 
  15. F. Sacconi, M. Auf der Maur, A. Pecchia, M. Lopez, A. Di Carlo. "Optoelectronic properties of nanocolumnar InGaN/GaN quantum disk LEDs" (2012). Physica status solidi (c) 9 (5): 1315-1319. doi:10.1002/pssc.201100205. 
  16. Lai, Y.; Liu, C.; Chen, Z. Tuning the emitting wavelength of InGaN/GaN superlattices from blue, green to yellow by controlling the size of InGaN quasi-quantum dot. doi:10.1016/j.tsf.2005.07.090. 
  17. M. Auf der Maur, K. Lorenz and A. Di Carlo. "Band gap engineering approaches to increase InGaN/GaN LED efficiency" (2012). Physica status solidi (c) 44 (3-5): 83-88. doi:10.1007/s11082-011-9536-x. 
  •   Datos: Q425734

Agosto 03, 2021
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El nitruro de galio indio InGaN IndioxGalio1 xNitruro es un material semiconductor hecho de una mezcla de nitruro de galio GaN y nitruro de Indio InN Pertenece al grupo de semiconductores III V Su banda prohibida puede ser manipulada variando la cantidad de Indio en la aleacion 1 En el InGaN la relacion para los materiales InGa es usualmente 0 02 0 98 y 0 3 0 7 2 Aplicaciones LED con InGaN EditarEl InGaN esta en una de las capas emisoras de luz de los modernos LEDs de color azul y verde Comunmente el compuesto es crecido en una base de GaN sobre un substrato transparente e g zafiro o carburo de silicio Tiene alta capacidad calorifica y baja sensibilidad a la radiacion ionizante como los otros nitruros del grupo III lo que hacen de esta aleacion potencialmente un material adecuado para construir celulas fotoelectricas especialmente para arreglos usados en satelites Teoricamente se puede predecir que la descomposicion espinodal del nitruro de indio ocurrira para compuestos entre 15 y 85 permitiendo regiones o clusteres de InGaN ricas en In y Ga Sin embargo solo una segregacion de fase debil ha sido observada en estudios experimentales de estructura 3 Otros resultados experimentales usando catodo luminiscencia y fotoluminiscencia en multi pozos cuanticos de InGaN con bajo contenido de In han demostrado que proporcionando correctamente los parametros de materiales en aleaciones de InGaN GaN analisis teoricos usados para sistemas AlGaN GaN tambien aplican para nanoestructuras de InGaN 4 El GaN es un material rico en defectos tipicamente con densidades de dislocaciones que exceden 108 cm 2 5 La emision de luz desde la capa con InGaN crecido sobre capas intermedias de GaN usados en LEDs azules y verdes se espera sea atenuada debido a la recombinacion no radiativa producida por tales efectos 6 Sin embargo los pozos cuanticos de InGaN son eficientes emisores de luz en diodos verdes azules blancos y ultravioleta asi como en diodos laser 7 8 9 Las regiones ricas en indio tienen una banda prohibida menor que el material que las rodea 10 creando regiones con menor energia potencial para las portadoras de carga Los pares electron hueco excitones son atrapados en estas regiones recombinandose 11 produciendo asi emision de luz 12 13 14 en vez de difundirse en los defectos del cristal donde la recombinacion es no radiativa Tambien simulaciones atoconsistentes han mostrado que la recombinacion radiativa emision espontanea esta localizada donde existen regiones ricas en indio 15 La longitud de onda emitida dependiente de la banda prohibida puede ser controlada por la relacion que se mantiene entre el GaN y el InN en la aleacion desde el ultravioleta cercano con 0 02In 0 98Ga hasta 390 nm con 0 1In 0 9Ga azul violeta 420 nm con 0 2In 0 8Ga azul 440 nm con 0 3In 0 7Ga hasta el rojo y otras combinaciones mas altas asi como variando el espesor de las capas de InGaN las cuales tipicamente son de 2 3 nm 2 16 Otros estudios basados tambien en simulaciones muestran que puede ser posible aumentar la eficiencia de la aleacione InGaN GaN usando ingenieria de banda prohibida especialmente para LEDs de color verde 17 Referencias Editar M Auf der Maur K Lorenz and A Di Carlo 2012 Band gap engineering approaches to increase InGaN GaN LED efficiency Physica status solidi c 44 3 5 83 88 doi 10 1007 s11082 011 9536 x a b Linti G The Group 13 Metals Aluminium Gallium Indium and Thallium Chemical Patterns and Peculiarities Edited by Simon Aldridge and Anthony J Downs Angew Chem doi 10 1002 anie 201105633 V Kachkanov K P O Donnell S Pereira R W Martin 2007 Phil Mag 87 13 1999 2017 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 Investigation of the recombination dynamics in low In content InGaN MQWs by means of cathodoluminescence and photoluminescence excitation doi 10 1002 pssc 200460305 Rak Jun Choi Hyung Jae Lee Yoon bong Hahn Hyung Koun Cho Structural and optical properties of InGaN GaN triangular shape quantum wells with different threading dislocation densities doi 10 1007 BF02705411 P G Eliseev Radiative processes in InGaN quantum wells Liang Yi Chen Ying Yuan Huang Chun Hsiang Chang Yu Hsuan Sun Yun Wei Cheng Min Yung Ke Cheng Pin Chen and JianJang Huang High performance InGaN GaN nanorod light emitting diode arrays fabricated by nanosphere lithography and chemical mechanical polishing processes doi 10 1364 OE 18 007664 HJ Chang et alter Strong luminescence from strain relaxed InGaN GaN nanotips for highly efficient light emitters C Skierbiszewski P Perlin I Grzegory Z R Wasilewski M Siekacz A Feduniewicz P Wisniewski J Borysiuk P Prystawko G Kamler T Suski and S Porowski High power blue violet InGaN laser diodes grown on bulk GaN substrates by plasma assisted molecular beam epitaxy doi 10 1088 0268 1242 20 8 030 Steven Keeping 2012 Understanding the Cause of Fading in High Brightness LEDs Archivado desde el original el 1 de junio de 2012 Consultado el 19 de junio de 2012 Hisashi Masui Hitoshi Sato Hirokuni Asamizu Mathew C Schmidt Natalie N Fellows Shuji Nakamura and Steven P DenBaars Radiative Recombination Efficiency of InGaN Based Light Emitting Diodes Evaluated at Various Temperatures and Injection Currents doi 10 1143 JJAP 46 L627 Yu Jung Lu 呂宥蓉 Hon Way Lin 林弘偉 Hung Ying Chen 陳虹穎 Yu Chen Yang 楊右丞 and Shangjr Gwo 果尚志 Single InGaN nanodisk light emitting diodes as full color subwavelength light sources doi 10 1063 1 3597211 Hon Way Lin 林弘偉 Yu Jung Lu 呂宥蓉 Hung Ying Chen 陳虹穎 Hong Mao Lee 李弘貿 and Shangjr Gwo 果尚志 InGaN GaN nanorod array white light emitting diode doi 10 1063 1 3478515 Ivan Eliashevich InGaN blue light emitting diodes with optimized n GaN layer doi 10 1117 12 344483 F Sacconi M Auf der Maur A Pecchia M Lopez A Di Carlo Optoelectronic properties of nanocolumnar InGaN GaN quantum disk LEDs 2012 Physica status solidi c 9 5 1315 1319 doi 10 1002 pssc 201100205 Lai Y Liu C Chen Z Tuning the emitting wavelength of InGaN GaN superlattices from blue green to yellow by controlling the size of InGaN quasi quantum dot doi 10 1016 j tsf 2005 07 090 M Auf der Maur K Lorenz and A Di Carlo Band gap engineering approaches to increase InGaN GaN LED efficiency 2012 Physica status solidi c 44 3 5 83 88 doi 10 1007 s11082 011 9536 x Datos Q425734Obtenido de https es wikipedia org w index php title Nitruro de galio indio amp oldid 117109262, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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