El fosfuro de aluminio, galio e indio ( Al Ga In P , también AlInGaP , InGaAlP, GaInP , etc.) es un material semiconductor que proporciona una plataforma para el desarrollo de nuevos dispositivos fotovoltaicos y optoelectrónicos de múltiples uniones , ya que abarca una banda prohibida directa desde el ultravioleta profundo a infrarrojos. [1]
Identificadores | |
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Propiedades | |
AlGaInP | |
Estructura | |
Cúbico | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
AlGaInP se utiliza en la fabricación de diodos emisores de luz de color rojo, naranja, verde y amarillo de alto brillo, para formar la heteroestructura emisora de luz. También se utiliza para fabricar láseres de diodo .
Formación
La capa de AlGaInP a menudo se cultiva por heteroepitaxia sobre arseniuro de galio o fosfuro de galio para formar una estructura de pozo cuántico .
La heteroepitaxia es un tipo de epitaxia que se realiza con materiales que son diferentes entre sí. En la heteroepitaxia, una película cristalina crece sobre un sustrato cristalino o una película de un material diferente.
Esta tecnología se utiliza a menudo para cultivar películas cristalinas de materiales para los que los monocristales no pueden ver en 1D.
Otro ejemplo de heteroepitaxia es el nitruro de galio (GaN) sobre zafiro. [2]
Propiedades
AlGaInP es un semiconductor, lo que significa que su banda de valencia está completamente llena. El eV de la banda prohibida entre la banda de valencia y la banda de conducción es lo suficientemente pequeño como para poder emitir luz visible (1.7eV - 3.1eV). La banda prohibida de AlGaInP está entre 1,81 eV y 2 eV. Esto corresponde a la luz roja, naranja o amarilla, y es por eso que los LED hechos de AlGaInP son de esos colores. [1]
Propiedades ópticas | |
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Índice de refracción | 3,49 |
Dispersión cromática | -1,68 μm −1 |
Coeficiente de absorción | 5,0536e +4 cm −1 |
Estructura de mezcla de zinc
La estructura de AlGaInP se clasifica dentro de una celda unitaria específica llamada estructura de mezcla de zinc . [3] La mezcla de zinc / esfalerita se basa en una red de aniones FCC. Tiene 4 unidades asimétricas en su celda unitaria. Es mejor considerarlo como una matriz cúbica centrada en las caras de aniones y cationes que ocupan la mitad de los agujeros tetraédricos. Cada ion tiene 4 coordenadas y tiene una geometría tetraédrica local. La mezcla de zinc es su propio antitipo: puede cambiar las posiciones de aniones y cationes en la célula y no importa (como en el NaCl). De hecho, la sustitución tanto del zinc como del azufre por carbono da estructura al diamante. [4]
Aplicaciones
AlGaInP se puede aplicar a:
- Diodos emisores de luz de alto brillo.
- Láseres de diodo (podrían reducir el voltaje de funcionamiento del láser)
- Estructura de pozo cuántico.
- Células solares (potencial). El uso de fosfuro de aluminio, galio e indio con alto contenido de aluminio, en una estructura de cinco uniones, puede dar lugar a células solares con eficiencias teóricas máximas ( eficiencia de células solares ) superiores al 40% [1]
Láser AlGaInP
Un láser de diodo consiste en un material semiconductor en el que una unión pn forma el medio activo y la retroalimentación óptica es proporcionada típicamente por reflejos en las facetas del dispositivo. Los láseres de diodo AlGaInP emiten luz visible e infrarroja cercana con longitudes de onda de 0,63 a 0,76 μm. [5] Las aplicaciones principales de los láseres de diodo AlGaInP son los lectores de discos ópticos, los punteros láser y los sensores de gas, así como el bombeo óptico y el mecanizado. [1]
DIRIGIÓ
AlGaInP se puede utilizar como LED. Un LED se compone de una unión pn que contiene un tipo p y un tipo n. En esta unión pn, el tipo p es AlGaIn y el tipo n es P. El material utilizado en el elemento semiconductor de un LED determina su color. [6]
AlGaInP es uno de los dos tipos principales de LED que se utilizan actualmente para sistemas de iluminación. El otro es el nitruro de galio indio (InGaN). Ligeros cambios en la composición de estas aleaciones cambian el color de la luz emitida. Las aleaciones AlGaInP se utilizan para fabricar LED rojos, naranjas y amarillos. Las aleaciones de InGaN se utilizan para fabricar LED verdes, azules y blancos.
Aspectos de seguridad y toxicidad
La toxicología de AlGaInP no se ha investigado completamente. El polvo irrita la piel, los ojos y los pulmones. Los aspectos medioambientales, de salud y seguridad de las fuentes de fosfuro de aluminio, indio y galio (como trimetilgalio , trimetilindio y fosfina ) y los estudios de seguimiento de la higiene industrial de las fuentes estándar de MOVPE se han informado recientemente en una revisión. [7] La iluminación mediante un láser AlGaInP se asoció en un estudio con una cicatrización más lenta de las heridas de la piel en ratas de laboratorio. [8]
Ver también
Referencias
- ^ a b c d Rodrigo, SM; Cunha, A; Pozza, DH; Blaya, DS; Moraes, JF; Weber, JB; de Oliveira, MG (2009). "Análisis del efecto sistémico de la terapia con láser rojo e infrarrojo en la reparación de heridas". Cirugía láser Photomed . 27 (6): 929–35. doi : 10.1089 / pho.2008.2306 . hdl : 10216/25679 . PMID 19708798 .
- ^ "Cinética del crecimiento epitaxial: nucleación y difusión superficial. (Sin fecha): 1-10. Web.
- ^ "Krames, Michael, R., Oleg B. Shcekin, Regina Mueller-Mach, Gerd O. Mueller, Ling Zhou, Gerard Harbers y George M Craford." Estado y futuro de la emisión de luz de alta potencia ". DIARIO DE PANTALLA TECHNOLOGY Vol. 3.No. 2 (2007): 160. Departamento de Ingeniería Eléctrica. 20 de julio de 2009. Web " (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2015 . Consultado el 3 de diciembre de 2015 .
- ^ Toreki, Rob. "La estructura de Zinc Blende (ZnS)". Estructura del mundo . Np, 30 de marzo de 2015. Web.
- ^ Chan, BL; Jutamulia, S. (2 de diciembre de 2010). "Láseres en la interacción de la piel clara", Proc. SPIE 7851 , Óptica de información y almacenamiento de datos ópticos, 78510O; doi: 10.1117 / 12.872732
- ^ "Acerca de los LED". Revista Rensselaer: Invierno de 2004: Mirando hacia la luz. Np, diciembre de 2004. Web.
- ^ Shenai-Khatkhate, Deodatta V. (2004). "Problemas de medio ambiente, salud y seguridad para las fuentes utilizadas en el crecimiento MOVPE de semiconductores compuestos". Diario de crecimiento cristalino . 272 (1–4): 816–821. doi : 10.1016 / j.jcrysgro.2004.09.007 .
- ^ Rodrigo, SM; Cunha, A; Pozza, DH; Blaya, DS; Moraes, JF; Weber, JB; de Oliveira, MG (2009). "Análisis del efecto sistémico de la terapia con láser rojo e infrarrojo en la reparación de heridas". Cirugía láser Photomed . 27 (6): 929–35. doi : 10.1089 / pho.2008.2306 . hdl : 10216/25679 . PMID 19708798 .
- Notas
- Griffin, IJ (2000). "Parámetros de estructura de banda de aleaciones de semiconductores de fosfuro cuaternario investigados por espectroscopia magneto-óptica". Ciencia y tecnología de semiconductores . 15 (11): 1030–1034. doi : 10.1088 / 0268-1242 / 15/11/303 .
- Diodos emisores de luz de alto brillo : GB Stringfellow y M. George Craford, Semiconductors and Semimetals, vol. 48, págs. 97-226.