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アンチモン化インジウム（InSb ）は、インジウム（ In）とアンチモン（Sb）からなる結晶性化合物です。III - V族の狭バンドギャップ半導体材料であり、熱画像カメラ、FLIRシステム、赤外線ホーミングミサイル誘導システムなどの赤外線検出器や、赤外線天文学などに使用されています。アンチモン化インジウム検出器は、 1～5μmの赤外線波長に感度があります。
アンチモン化インジウムは、旧式の単一検出器式機械走査型熱画像システムにおいて非常に一般的な検出器でした。また、強力な光デンバー放射体であるため、テラヘルツ波源としても利用されています。
この金属間化合物は、1951 年に Liu と Peretti によって初めて報告され、その均一範囲、構造タイプ、格子定数が示されました。[ 4 ]多結晶 InSb インゴットは、 1952 年にHeinrich Welkerによって作製されましたが、今日の半導体基準からすると純度はあまり高くありませんでした。Welker は、III-V 族化合物の半導体特性を体系的に研究することに興味を持っていました。彼は、InSb が小さな直接バンドギャップと非常に高い電子移動度を持っているように見えることに気づきました。[ 5 ] InSb 結晶は、少なくとも 1954 年以降、液体溶融物からの徐冷によって成長されています。[ 6 ]
2018年、デルフト工科大学の研究チームは、インジウムアンチモンナノワイヤーが量子コンピューティングで使用するマヨラナゼロモード準粒子の生成に潜在的な応用性があると主張した。マイクロソフトはこの研究をさらに進めるために同大学に研究所を開設したが、デルフトは後に論文を撤回した。[ 7 ] [ 8 ]
InSbは、濃い灰色がかった銀色の金属片または粉末状で、ガラス光沢を呈する。500 ℃以上の温度にさらされると、溶融・分解し、アンチモンと酸化アンチモンの蒸気を放出する。
結晶構造は閃亜鉛鉱型で、格子定数は0.648 nmである。[ 9 ]
InSbは、 300 Kで0.17 eV、 80 Kで0.23 eVのエネルギーバンドギャップを持つ狭い直接バンドギャップ半導体である。[ 9 ]
ドープされていないInSbは、カーボンナノチューブを除く既知の半導体の中で、 78000 cm 2 /(V⋅s) [ 10 ]の周囲温度電子移動度、および弾道長（ 300 Kで最大0.7 μm ）[ 9 ]を最大に有しています。
アンチモン化インジウムフォトダイオード検出器は光起電力型で、赤外線照射を受けると電流を生成します。InSb の内部量子効率は実質的に 100% ですが、特にバンド端近傍の光子の場合、厚さに依存します。[ 11 ]すべての狭バンドギャップ材料と同様に、InSb 検出器は定期的な再校正が必要であり、イメージング システムの複雑さが増します。この複雑さが増すことは、長距離軍事用熱イメージング システムなど、極めて高い感度が必要な場合に価値があります。InSb 検出器は極低温 (通常 80 K) で動作する必要があるため、冷却も必要です。最大 2048×2048ピクセルの大型アレイが利用可能です。[ 12 ] HgCdTeとPtSiは同様の用途の材料です。
アルミニウムインジウムアンチモン層の間に挟まれたインジウムアンチモン層は量子井戸として機能する。このようなヘテロ構造では、 InSb/ AlInSbは最近、堅牢な量子ホール効果を示すことが示された。[ 13 ]このアプローチは、非常に高速なトランジスタを構築するために研究されている。[ 14 ] 1990 年代後半には、インジウムアンチモンから最大 85 GHz の周波数で動作するバイポーラトランジスタが構築された。200 GHzを超える周波数で動作する電界効果トランジスタは、より最近報告されている ( Intel / QinetiQ )。いくつかのモデルは、この材料でテラヘルツ周波数が達成可能であることを示唆している。インジウムアンチモン半導体デバイスは、0.5 V 未満の電圧で動作することもでき、電力要件を削減できる。
InSbは、液相からの溶融凝固（チョクラルスキー法）によって成長させるか、液相エピタキシー、ホットウォールエピタキシー、または分子線エピタキシーによってエピタキシャル成長させることができる。また、 MOVPE法によって有機金属化合物から成長させることもできる。