Indium gallium nitride
இண்டியம் காலியம் நைட்ரைடு (InGaN,) என்பது காலியம் நைட்ரைடு (GaN) மற்றும் இண்டியம் நைட்ரைடு (InN) கலவையால் செய்யப்பட்ட ஒரு குறைக்கடத்தி பொருள் ஆகும். இது ஒரு முப்பரிமாண குழு III/குழு V நேரடி பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி ஆகும். உலோகக்கலவில் உள்ள இண்டியத்தின் அளவை மாற்றுவதன் மூலம் அதன் பேண்ட்கேப்பை டியூன் செய்யலாம். InxGa1 − xN இன் அகச்சிவப்பு (0.69 eV) முதல் GaN இன் புற ஊதா (3.4 eV) வரை நேரடி அலைவரிசை இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளது. In/Ga இன் விகிதம் பொதுவாக 0.02/0.98 மற்றும் 0.3/0.7 க்கு இடையில் இருக்கும். பயன்பாடுகள் எல். ஈ. டி. க்கள் இண்டியம் காலியம் நைட்ரைடு என்பது நவீன நீல மற்றும் பச்சை எல். ஈ. டி. களில் ஒளி உமிழும் அடுக்காகும், மேலும் பெரும்பாலும் ஒரு வெளிப்படையான அடி மூலக்கூறில் ஒரு கேஏஎன் இடையகத்தில் வளர்க்கப்படுகிறது, எ. கா. சபையர் அல்லது சிலிக்கான் கார்பைடு. இது அதிக வெப்பத் திறனைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சுக்கான அதன் உணர்திறன் குறைவாக உள்ளது (மற்ற குழு III நைட்ரைடுகளைப் போலவே), இது சூரிய ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்களுக்கு, குறிப்பாக செயற்கைக்கோள்களுக்கான வரிசைகளுக்கு பொருத்தமான பொருளாக அமைகிறது. 15 சதவீதம் முதல் 85 சதவீதம் வரையிலான கலவைகளுக்கு இண்டியம் நைட்ரைடின் ஸ்பினோடல் சிதைவு ஏற்பட வேண்டும் என்று கோட்பாட்டளவில் கணிக்கப்பட்டுள்ளது, இது பணக்கார மற்றும் கேஏ நிறைந்த ஐஎன்ஜிஏஎன் பகுதிகள் அல்லது கொத்துக்களுக்கு வழிவகுக்கிறது. இருப்பினும், சோதனை உள்ளூர் கட்டமைப்பு ஆய்வுகளில் ஒரு பலவீனமான கட்ட பிரிப்பு மட்டுமே காணப்பட்டுள்ளது. குறைந்த உள்ளடக்கம் கொண்ட இன்ஜிஏஎன் மல்டி-குவாண்டம் கிணறுகளில் கேத்தோடோலுமினென்சென்ஸ் மற்றும் ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ் கிளர்ச்சியைப் பயன்படுத்தும் பிற சோதனை முடிவுகள், இன்ஜிஏஎன்/ஜிஏஎன் உலோகக்கலவைகளின் சரியான பொருள் அளவுருக்களை வழங்குவது, அல்ஜிஏஎன்/ஜிஏஎன் அமைப்புகளுக்கான கோட்பாட்டு அணுகுமுறைகளும் இன்ஜிஏஎன் நானோ கட்டமைப்புகளுக்கு பொருந்தும் என்பதை நிரூபித்துள்ளன. GaN என்பது 108 செமீ-2 ஐத் தாண்டிய வழக்கமான இடப்பெயர்ச்சி அடர்த்திகளைக் கொண்ட ஒரு குறைபாடு நிறைந்த பொருள். நீலம் மற்றும் பச்சை எல். ஈ. டி. களில் பயன்படுத்தப்படும் கேஏஎன் இடையகங்களில் வளர்க்கப்படும் ஐஎன்ஜிஏஎன் அடுக்குகளிலிருந்து ஒளி உமிழ்வு குறைக்கப்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, ஏனெனில் இத்தகைய குறைபாடுகளில் கதிர்வீச்சு அல்லாத மறுசீரமைப்பு ஏற்படுகிறது. ஆயினும்கூட, இன்ஜிஏஎன் குவாண்டம் கிணறுகள், பச்சை, நீலம், வெள்ளை மற்றும் புற ஊதா ஒளி உமிழும் டையோட்கள் மற்றும் டையோட் லேசர்களில் திறமையான ஒளி உமிழ்ப்பாளர்கள் ஆகும். இண்டியம் நிறைந்த பகுதிகள் சுற்றியுள்ள பொருளை விட குறைந்த பேண்ட்கேப்பைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் சார்ஜ் கேரியர்களுக்கு குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட பகுதிகளை உருவாக்குகின்றன. எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகள் அங்கு சிக்கிக் கொள்கின்றன மற்றும் ஒளியின் உமிழ்வுடன் மீண்டும் இணைகின்றன, மறுசீரமைப்பு கதிர்வீச்சு இல்லாத படிக குறைபாடுகளுக்கு பரவுவதற்குப் பதிலாக. மேலும், சுய-நிலையான கணினி உருவகப்படுத்துதல்கள், இண்டியம் நிறைந்த பகுதிகளில் கதிர்வீச்சு மறுசீரமைப்பு கவனம் செலுத்துகிறது என்பதைக் காட்டுகின்றன. வெளியேறும் அலைநீளம், பொருளின் பட்டை இடைவெளியைப் பொறுத்து, GaN/InN விகிதத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படலாம், 0.02In/0.98Ga க்கு அருகிலுள்ள புற ஊதா நிறத்தில் இருந்து 0.1In/0.9Ga க்கு 390 nm வரை, 0.2In/0.8Ga க்கு ஊதா-நீலம் 420 nm வரை, 0.3In/0.7Ga க்கு நீலம் 440 nm வரை, அதிக விகிதங்களுக்கு சிவப்பு மற்றும் பொதுவாக 2-3 nm வரம்பில் இருக்கும் InGaN அடுக்குகளின் தடிமன் மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படலாம். இருப்பினும், அணு உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் உமிழ்வு ஆற்றல்கள் சாதன பரிமாணங்களின் சிறிய மாறுபாடுகளில் ஒரு சிறிய சார்பைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகின்றன. சாதன உருவகப்படுத்துதலை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஆய்வுகள், பேண்ட் கேப் இன்ஜினியரிங், குறிப்பாக பச்சை எல். ஈ. டி. களைப் பயன்படுத்தி இன்ஜிஎன்/ஜிஏஎன் எல். ஈ. டி செயல்திறனை அதிகரிக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. ஒளிமின்னழுத்தம் சூரிய ஒளிக்கு ஒரு நல்ல நிறமாலை பொருத்தத்தை வழங்கும் ஒரு வரம்பிற்குள் இன்ஜிஎன் உடன் பேண்ட்கேப் பொறியியலைச் செய்யும் திறன், சூரிய ஒளிமின்னழுத்த செல்களுக்கு பொருத்தமானதாக இன்ஜிஎன்-ஐ உருவாக்குகிறது. அடுக்குகளுக்கு இடையில் ஒரு லட்டிஸ் பொருந்தாத தன்மையால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட குறைபாடுகளுக்கு பொருள் ஒப்பீட்டளவில் உணர்திறன் இல்லாததால், வெவ்வேறு பேண்ட்கேப்களுடன் பல அடுக்குகளை வளர்க்க முடியும். 1. 1 eV மற்றும் 1.7 eV பேண்ட்கேப்களைக் கொண்ட இரண்டு அடுக்கு மல்டிஜங்ஷன் செல் ஒரு கோட்பாட்டு 50 சதவீதம் அதிகபட்ச செயல்திறனை அடைய முடியும், மேலும் பரந்த அளவிலான பேண்ட்கேப்களுக்கு டியூன் செய்யப்பட்ட பல அடுக்குகளை டெபாசிட் செய்வதன் மூலம் 70 சதவீதம் வரை செயல்திறன் கோட்பாட்டளவில் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. சோதனையான இன்ஜிஎன் ஒற்றை-இணைப்பு சாதனங்களிலிருந்து குறிப்பிடத்தக்க ஒளிச்சேர்க்கை பெறப்பட்டது. ஒளியியல் பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், இது பேண்ட் கேப் இன்ஜினியரிங் விளைவை ஏற்படுத்துகிறது, ஒளிமின்னழுத்த சாதன செயல்திறனை ஒளியியல் பாதை நீளத்தை அதிகரிக்கவும் ஒளி பொறியை வழங்கவும் பொருளின் நுண் கட்டமைப்பை பொறியியல் செய்வதன் மூலம் மேம்படுத்த முடியும். சாதனத்தில் நானோ நெடுவரிசைகளை வளர்ப்பது ஒளியுடன் ஒத்ததிர்வு தொடர்புக்கு வழிவகுக்கும், மேலும் பிளாஸ்மா மேம்பட்ட ஆவியாதலைப் பயன்படுத்துவதில் இன்ஜிஏஎன் நானோ நெடுவரிசைகள் வெற்றிகரமாக டெபாசிட் செய்யப்பட்டுள்ளன. நானோரோட் வளர்ச்சி மிதக்கும் இடப்பெயர்வுகளைக் குறைப்பதில் சாதகமாக இருக்கலாம், இது சூரிய மின்கல செயல்திறனைக் குறைக்கும் சார்ஜ் பொறிகளாக செயல்படக்கூடும் உலோக-பண்பேற்றப்பட்ட எபிடாக்ஸி முதல் அணு அடுக்கில் திரிபு தளர்வு மூலம் இயக்கப்பட்ட கிட்டத்தட்ட சிறந்த பண்புகளுடன் மெல்லிய படலங்களின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணு அடுக்கு-மூலம்-அடுக்கு வளர்ச்சியை அனுமதிக்கிறது. படிகத்தின் லட்டிஸ் கட்டமைப்புகள் பொருத்தமாக உள்ளன, இது ஒரு சரியான படிகத்தை ஒத்திருக்கிறது, அதனுடன் தொடர்புடைய ஒளிரும் தன்மை. படிகத்தில் x ~ 0.22 முதல் 0.7 வரை இண்டியம் உள்ளடக்கம் இருந்தது. படிகத் தரம் மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் x ~ 0.6 இல் தொடங்கியது. இண்டியம் இணைப்பை எளிதாக்குவதற்கும், மேற்பரப்பு உருவவியல் மற்றும் உலோக அட்லேயர் பரவலை மேம்படுத்துவதற்கான முன்னோடி பண்பேற்றத்துடன் ~ 400 டிகிரி செல்சியஸில் திரைப்படங்கள் வளர்க்கப்பட்டன. இந்த கண்டுபிடிப்புகள் அதிக லட்டிஸ் பொருத்தமற்ற நிலைமைகளின் கீழ் நைட்ரைடு குறைக்கடத்திகளுக்கான வளர்ச்சி நுட்பங்களின் வளர்ச்சிக்கு பங்களிக்க வேண்டும். குவாண்டம் பன்முக கட்டமைப்புகள் குவாண்டம் பன்முக கட்டமைப்புகள் பெரும்பாலும் GaN இலிருந்து InGaN செயலில் உள்ள அடுக்குகளுடன் கட்டப்படுகின்றன. இன்ஜிஎன் மற்ற பொருட்களுடன் இணைக்கப்படலாம், எ. கா. GaN, AlGaN, SiC இல், சபையர் மற்றும் சிலிக்கான் கூட. நானோரோட்கள் இன்ஜிஏஎன் நானோரோட் எல்ஈடிக்கள் பிளானர் எல்ஈடிக்களுடன் ஒப்பிடும்போது பெரிய உமிழ்வு மேற்பரப்பு, சிறந்த செயல்திறன் மற்றும் அதிக ஒளி உமிழ்வு கொண்ட முப்பரிமாண கட்டமைப்புகள் ஆகும். பாதுகாப்பு மற்றும் நச்சுத்தன்மை InGaN இன் நச்சுயியல் முழுமையாக ஆராயப்படவில்லை. தூசி தோல், கண்கள் மற்றும் நுரையீரலுக்கு எரிச்சலூட்டும். இண்டியம் காலியம் நைட்ரைடு மூலங்களின் சுற்றுச்சூழல், சுகாதாரம் மற்றும் பாதுகாப்பு அம்சங்கள் (ட்ரைமெத்திலிந்தியம், ட்ரைமெத்தில்காலியம் மற்றும் அம்மோனியா போன்றவை) மற்றும் நிலையான எம்ஓவிபிஇ மூலங்களின் தொழில்துறை சுகாதார கண்காணிப்பு ஆய்வுகள் சமீபத்தில் ஒரு மதிப்பாய்வில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும் காண்க இண்டியம் காலியம் பாஸ்பைடு இண்டியம் காலியம் ஆர்சனைடு குறிப்புகள் இண்டியம் சேர்மங்கள் காலியம் சேர்மங்கள் நைட்ரைடுகள் III-V குறைக்கடத்திகள் III-V சேர்மங்கள் ஒளி உமிழும் டையோடு பொருட்கள்