stringtranslate.com

Оксид индия(III)

Оксид индия ( III) ( In2O3 ) — химическое соединение , амфотерный оксид индия .

Физические свойства

Кристаллическая структура

Аморфный оксид индия нерастворим в воде, но растворим в кислотах, тогда как кристаллический оксид индия нерастворим как в воде, так и в кислотах. Кристаллическая форма существует в двух фазах: кубической ( тип биксбиита ) [1] и ромбоэдрической ( тип корунда ). Обе фазы имеют ширину запрещенной зоны около 3 эВ. [3] [4] Параметры кубической фазы указаны в информационном поле.

Ромбоэдрическая фаза образуется при высоких температурах и давлениях или при использовании неравновесных методов роста. [5] Она имеет пространственную группу R 3 c № 167, символ Пирсона hR30, a = 0,5487 нм, b = 0,5487 нм, c = 1,4510 нм, Z = 6 и расчетную плотность 7,31 г/см 3 . [6]

Проводимость и магнетизм

Тонкие пленки оксида индия , легированного хромом (In 2−x Cr x O 3 ), являются магнитным полупроводником, демонстрирующим высокотемпературный ферромагнетизм , однофазную кристаллическую структуру и полупроводниковое поведение с высокой концентрацией носителей заряда . Он имеет возможные применения в спинтронике в качестве материала для спиновых инжекторов. [7]

Тонкие поликристаллические пленки оксида индия, легированные Zn2 +, обладают высокой проводимостью (проводимость ~105 См /м) и даже сверхпроводимостью при температурах жидкого гелия . Температура сверхпроводящего перехода Tc зависит от легирования и структуры пленки и составляет менее 3,3 К. [ 8]

Синтез

Массовые образцы могут быть приготовлены путем нагревания гидроксида индия (III) или нитрата, карбоната или сульфата. [9] Тонкие пленки оксида индия могут быть приготовлены путем распыления мишеней индия в атмосфере аргона / кислорода . Они могут быть использованы в качестве диффузионных барьеров (« барьерных металлов ») в полупроводниках , например, для ингибирования диффузии между алюминием и кремнием . [10]

Монокристаллические нанопроволоки могут быть синтезированы из оксида индия методом лазерной абляции, что позволяет точно контролировать диаметр до 10 нм. Из них были изготовлены полевые транзисторы . [11] Нанопроволоки из оксида индия могут служить чувствительными и специфическими датчиками окислительно-восстановительного белка . [12] Метод золь-гель является еще одним способом приготовления нанопроволок. [ необходима цитата ]

Оксид индия может служить полупроводниковым материалом , образуя гетеропереходы с p - InP , n - GaAs , n- Si и другими материалами. Слой оксида индия на кремниевой подложке может быть осажден из раствора трихлорида индия , метод, полезный для производства солнечных элементов . [13]

Реакции

При нагревании до 700 °C образуется оксид индия(III) In2O , (называемый оксидом индия(I) или субоксидом индия), при 2000 °C он разлагается. [9] Он растворим в кислотах, но не в щелочах. [9] С аммиаком при высокой температуре образуется нитрид индия : [14]

In2O3 + 2NH3 → 2InN + 3H2O​​

С K 2 O и металлическим индием было получено соединение K 5 InO 4 , содержащее тетраэдрические ионы InO 4 5− [15] . Реакция с рядом триоксидов металлов приводит к образованию перовскитов [16] , например:

In2O3 + Cr2O3 → 2InCrO3​​​​​​

Приложения

Оксид индия используется в некоторых типах батарей, тонкопленочных инфракрасных отражателях, прозрачных для видимого света ( горячие зеркала ), некоторых оптических покрытиях и некоторых антистатических покрытиях . В сочетании с диоксидом олова оксид индия образует оксид индия-олова (также называемый оксидом индия, легированным оловом, или ITO), материал, используемый для прозрачных проводящих покрытий.

В полупроводниках оксид индия может использоваться как полупроводник n-типа, используемый в качестве резистивного элемента в интегральных схемах . [17]

В гистологии оксид индия используется в составе некоторых красителей .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Marezio, M. (1966). «Уточнение кристаллической структуры In 2 O 3 на двух длинах волн». Acta Crystallographica . 20 (6): 723–728. Bibcode : 1966AcCry..20..723M. doi : 10.1107/S0365110X66001749.
  2. ^ "Оксид индия". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  3. ^ Уолш, А. и др. (2008). «Природа запрещенной зоны In2O3, выявленная с помощью расчетов из первых принципов и рентгеновской спектроскопии» (PDF) . Physical Review Letters . 100 (16): 167402. Bibcode :2008PhRvL.100p7402W. doi :10.1103/PhysRevLett.100.167402. PMID  18518246. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-12-15 . Получено 2016-11-25 .
  4. ^ King, PDC; Fuchs, F.; et al. (2009). "Band gap, electronic structure, and surface electronic accumulation of cube and rhombohedral In2O3" (PDF) . Physical Review B . 79 (20): 205211. Bibcode :2009PhRvB..79t5211K. doi :10.1103/PhysRevB.79.205211. S2CID  53118924. Архивировано из оригинала (PDF) 2019-12-31.
  5. ^ The Minerals Metals & Materials Society (Tms); The Minerals, Metals & Materials Society (TMS) (6 апреля 2011 г.). 140-я ежегодная встреча и выставка TMS 2011 г., общие подборки докладов. John Wiley and Sons. стр. 51–. ISBN 978-1-118-06215-9. Получено 23 сентября 2011 г.
  6. ^ Prewitt, Charles T.; Shannon, Robert D.; Rogers, Donald Burl; Sleight, Arthur W. (1969). «Переход оксид редкоземельного элемента в корунд и кристаллохимия оксидов, имеющих структуру корунда». Неорганическая химия . 8 (9): 1985–1993. doi :10.1021/ic50079a033.
  7. ^ «Новый материал вносит свой вклад в электронику». Биомедицинское приборостроение и технологии . 40 (4): 267. 2006. doi :10.2345/i0899-8205-40-4-267.1.
  8. ^ Макисе, Кадзумаса; Кокубо, Нобухито; Такада, Сатоши; Ямагути, Такаши; Огура, Сюнсукэ; Ямада, Казумаса; Шинозаки, Бундзю; Яно, Коки; и др. (2008). «Сверхпроводимость в прозрачных пленках In2O3, легированных цинком, с низкой плотностью носителей». Наука и технология перспективных материалов . 9 (4): 044208. Бибкод : 2008STAdM...9d4208M. дои : 10.1088/1468-6996/9/4/044208. ПМК 5099639 . ПМИД  27878025. 
  9. ^ abc Downs, Anthony John (1993). Химия алюминия, галлия, индия и таллия . Springer. ISBN 0-7514-0103-X.
  10. ^ Kolawa, E. и Garland, C. и Tran, L. и Nieh, CW и Molarius, JM и Flick, W. и Nicolet, M.-A. и Wei, J. (1988). "Диффузионные барьеры из оксида индия для металлизации Al/Si". Applied Physics Letters . 53 (26): 2644–2646. Bibcode : 1988ApPhL..53.2644K. doi : 10.1063/1.100541 .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Li, C; Zhang, D; Han, S; Liu, X; Tang, T; Lei, B; Liu, Z; Zhou, C (2003). «Синтез, электронные свойства и применение нанопроволок оксида индия». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1006 (1): 104–21. Bibcode : 2003NYASA1006..104L. doi : 10.1196/annals.1292.007. PMID  14976013. S2CID  5176429.
  12. ^ "Применение нанопроволок оксида индия в качестве чувствительных и специфических датчиков редокс-белка". Foresight Nanotech Institute. Архивировано из оригинала 2008-08-08 . Получено 2008-10-29 .
  13. ^ Фэн, Том и Гош, Амал К. (1984) «Способ формирования гетеропереходных солнечных элементов оксид индия/n-кремний» патент США 4,436,765
  14. ^ Виберг, Эгон и Холлеман, Арнольд Фредерик (2001) Неорганическая химия , Elsevier ISBN 0123526515 
  15. ^ Лулей, М.; Хоппе, Р. (1994). "Über "Orthoindate" der Alkalimetalle: Zur Kenntnis von K 5 [InO 4 ]". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 620 (2): 210–224. дои : 10.1002/zaac.19946200205.
  16. ^ Шеннон, Роберт Д. (1967). «Синтез некоторых новых перовскитов, содержащих индий и таллий». Неорганическая химия . 6 (8): 1474–1478. doi :10.1021/ic50054a009. ISSN  0020-1669.
  17. ^ "In2O3 (оксид индия)". CeramicMaterials.info. Архивировано из оригинала 2008-06-30 . Получено 2008-10-29 .