El InGaAs, o indio galio, arseniuro , es una aleación del arseniuro de galio y el arseniuro de indio. En un sentido general, pertenece al sistema cuaternario InGaAsP que consiste en la aleación del arseniuro de indio (InGa), el arseniuro de galio (GaAs), el fosfuro de indio (InP) y el fosfuro de galio (GaP). Como el galio y el indio pertenecen al grupo III de la Tabla Periódica y el arsénico y el fósforo pertenecen al grupo V, estos materiales binarios y sus aleaciones son todos semiconductores compuestos III-V.
¿Por qué complicarlo?
En sentido amplio, las propiedades eléctricas y ópticas de un semiconductor dependen de su salto de banda de energía y si el salto de banda es "directo" o "indirecto". Los saltos de banda de energía de los 4 miembros binarios del sistema cuaternario InGaAsP varían entre los 0,33 eV (InAs) y los 2,25 eV (GaP), con el InP (1,29 eV) y el GaAs (1,43 eV) en medio. Sensors Unlimited prioriza los fotodetectores, de esta manera ponemos el mayor de los cuidados en las propiedades ópticas de los semiconductores. Un semiconductor sólo detectará luz con una energía de fotón mayor que el salto de banda, o puesto de otra manera, con una longitud de banda más corta que la longitud de onda de corte asociada con el salto de banda. Esta "longitud de onda de corte larga" funciona a 3,75 µm para el InAs y a 0,55 µm para el GaP y para el InP a 0,96 µm y el GaAs a 0,87 µm .
Al combinar dos o más de los componentes binarios, las propiedades de los semiconductores ternarios y cuaternarios resultantes pueden sintonizarse a valores intermedios. El desafío es que no sólo el salto de banda de energía depende de la composición de la aleación sino que también dependen las constantes de reticulado resultantes. Para nuestros cuatro amigos, las constantes de reticulado varían desde 5,4505 Å (GaP) hasta 6,0585 Å (InAs) con GaAs a 5,6534 Å y InP a 5,8688 Å. La relación entre las constantes de reticulado y el corte de longitud de onda larga de las 4 aleaciones ternarias en la familia InGaAsP se muestran en el gráfico 1.
Volvamos a InGaAs...
La aleación InAs/GaAs se denomina InXGa1-Xas, donde x es la proporción de InAs y 1-X es la proporción de GaAs. L as constantes de reticulado y los cortes de longitud de onda larga de estas aleaciones se muestran como líneas rojas en el gráfico 1. El desafío es que mientras que es posible realizar películas delgadas de InXGa1-XAs por medio de varias técnicas, se requiere un substrato para sostener la película delgada. Si la película delgada y el substrato no poseen las mismas constantes de reticulado , entonces las propiedades de la película delgada se degradarán de manera severa.
Por muchas razones (puede consultarnos si lo prefiere), el substrato más conveniente para InXGa1-XAs es el InP. Los substratos de InP de alta calidad se encuentran disponibles con diámetros hasta de 100 mm. El InXGa1-XAs con 53% de InAs es conocido con frecuencia como " InGaAs estándar" sin importar los valores de "X" o "1-X" porque posee las mismas constantes de reticulado que el InP y, de esta manera, la combinación lleva a obtener películas delgadas de gran calidad.
El InGaAs estándar posee un corte de longitud de onda larga de 1,68 µm. La madre naturaleza fue sabia con este material porque es sensible a las longitudes de onda de la luz que sufren la menor dispersión de señal y transmite más lejos una fibra de vidrio (1,3 µm y 1,55 µm), detecta lasers "eye-safe" (longitudes de onda mayores a 1.4 µm), y resulta una óptima banda de longitud de onda para detectar la luz natural del cielo en la noche. Las líneas de productos principales Sensors Unlimited están basadas en fotodiodos avalancha y PIN y arreglos de fotodiodo realizados de InGaAs estándar. Usted puede navegar a través del resto de nuestra página Web para saber sobre nuestras muchas que incluyen cámaras de escaneo de área y lineales, arreglos de plano focal de una o dos dimensiones y fotodiodos y receptores de alta velocidad.
Entonces ¿qué es la "longitud de onda extendida" y por qué preocuparse?
El InGaAs estándar posee un corte de longitud de onda larga de 1,68 µm. Varias aplicaciones requieren la detección de luz con longitudes de onda más largas. Un ejemplo significativo resulta la habilidad de medir el contenido de humedad en productos agrícolas al medir la absorción del agua a 1,9 µm. Otro ejemplo es el "LIDAR" (alcance y medición lumínica), utilizado en aeronaves para detectar turbulencias de aire puro. Los sistemas LIDAR utilizan, por lo general, láser que emiten luz con una longitud de onda de 2,05 µm. Al InXGa1-XAs con un corte mayor se lo denomina "InGaAs con longitud de onda extendida".
Entonces, todo lo que debe realizarse es añadir un poco más de InAs a la mezcla, no? No es tan sencillo. Esto incrementa la constante de reticulado de la película delgada, lo que provoca una incompatibilidad con el substrato reduciendo la calidad de la película delgada. Hemos trabajado mucho en aprender cómo aumentar el InGaAs con longitud de onda extendida de alta calidad (de nuevo, puede consultarnos), lo cual se refleja en nuestras ofertas de productos. Los resultados de nuestros esfuerzos se resumen en el gráfico 2. El mismo muestra la eficiencia cuántica del InGaAs estándar en color azul junto con las eficiencias cuánticas de dos aleaciones de longitud de onda extendida, X=0,74 (verde) y X=0,82 (rojo). También se muestra la respuesta espectral del silicio. Como nos gusta decir: "InXGa1-XAs comienza donde el silicio concluye"
