العلومالكيمياءالكيمياء غير العضوية

نتريد إنديوم ثلاثي – InN

في الكيمياء إن مركب نيتريد الإنديوم عبارة مركب غير عضوي يتكون من عنصري النيتروجبن والإنديوم ويمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (InN)، وهو عبارة عن مادة صغيرة من أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة لها تطبيقات محتملة في الإلكترونيات عالية السرعة والخلايا الشمسية.

 

نيتريد الإنديوم

 

  • لقد تم تحديد فجوة نطاق نيتريد الإنديوم بحوالي 0.7 فولت بناءً على درجة الحرارة، وعند خلطه مع نيتريد الغاليوم يكون للنظام الثلاثي نيتريد الإنديوم غاليوم نطاق فجوة نطاق مباشر من الأشعة فوق البنفسجية (3.4 فولت) إلى الأشعة تحت الحمراء (0.65 فولت)، وفي درجات حرارة الهيليوم، يمكن أن تكون الأغشية الرقيقة متعددة الكريستالات من نيتريد الإنديوم عالية التوصيل وحتى فائقة التوصيل.

 

  • في الوقت الحالي يستمر البحث في تطوير الخلايا الشمسية باستخدام أشباه الموصلات القائمة على النيتريد، ويتم الحصول على تطابق بصري مع الطيف الشمسي باستخدام سبيكة نيتريد الإنديوم الغاليوم، علما أن التحدي الرئيسي الذي يجب التغلب عليه إذا كان على هذه الخلايا الشمسية أن تصبح حقيقة تجارية هو تعاطي المنشطات من النوع p لنتريد الإنديوم ونتريد الإنديوم الغني بالأنديوم.

 

  • لقد جذب نيتريد الإنديوم (InN) الكثير من الاهتمام كمواد محتملة لتصنيع الإلكترونيات عالية السرعة والإلكترونيات الضوئية، لإنه يمتلك خصائص نقل إلكترون جيدة وله كتلة إلكترون منخفضة الفعالية وتتكون من طبقة تراكم إلكترون سطحية، مما يجعلها مادة مناسبة لتصنيع الأجهزة عالية التردد مثل الترانزستورات عالية الحركة للإلكترون (بويان وآخرون، 2003)، وعلاوة على ذلك فإن الفجوة المباشرة الضيقة له تدعم تصنيع الثنائيات غير السامة الباعثة للضوء بالقرب من الأشعة تحت الحمراء (LEDs) وثنائيات الليزر عالية السرعة (LDs) كبدائل لتقنية أشباه الموصلات التقليدية المستخدمة في تطبيقات أنظمة الاتصالات الضوئية.

 

  • إن نمو طبقة نيتريد الإنديوم عالية الجودة فوق المحور تعد مهمة شاقة بسبب المحتوى الحراري المنخفض للغاية للتكوين وعدم وجود ركيزة مناسبة، ومع ذلك فقد تم استخدام العديد من التقنيات لإعداد أغشية رقيقة من نيتريد الإنديوم مثل ترشيد التردد الراديوي، والحزمة الجزيئية (MBE) (Schormann et al.  2006) وترسيب البخار الكيميائي العضوي المعدني (MOCVD) (دونغ وآخرون، 2008).

 

  • بالإضافة إلى ذلك، أفادت الدراسات السابقة عن تخليق الجسيمات النانوية نيتريد الإنديوم باستخدام طرق مثل طريقة فولفو الحرارية وطريقة الانحلال الحراري والاحتراق، على الرغم من أنها تتطلب استخدام مواد كيميائية باهظة الثمن ودرجات حرارة عالية، لذلك فإن الطرق البسيطة والرخيصة لإعداد نيتريد الإنديوم عالية البلورية التي يمكن تطبيقها في درجات حرارة منخفضة من أجل تخليق النطاق الصناعي هي هدف لمعظم الأبحاث ذات الصلة، ويتطلب هذا الخيار البديل لتخليق نيتريد الإنديوم كجسيمات نانوية قائمة بذاتها دون الحاجة إلى ركائز.

 

الخواص الكيميائية لنيتريد الإنديوم

 

يتم توفير الخصائص الكيميائية لنتريد الإنديوم في الجدول أدناه:

 

الخصائص الكيميائية
الصيغة الكيميائية InN
الوزن الجزيئي 128.83 غرام لكل مول
رقم التسجيل (CAS No) 25617-98-5
اسم المركب بـ (IUPAC) Indium nitride
المجموعة III-V
فجوة الفرقة 0.65 eV
نوع فجوة النطاق مباشر
هيكل بلوري Wurtzite (سداسي)
مجموعة التماثل C6v4-P63mc
ثابت الشعرية 3.112 A

 

الخصائص الكهربائية لنيتريد الإنديوم

 

يتم توفير الخصائص الكهربائية لنتريد الإنديوم في الجدول أدناه:

 

الخصائص الكهربائية
التنقل الإلكتروني ≤3200 cm2 V-1 s-1
معامل انتشار الإلكترون ≤80 cm2 s-1

 

الخصائص الحرارية والميكانيكية والبصرية لنيتريد الإنديوم

 

ترد الخواص الحرارية والميكانيكية والبصرية لمركب نتريد الإنديوم في الجداول أدناه:

 

الخصائص الميكانيكية
درجة الانصهار 1100 °C
الكثافة 6.81 g cm-3
معامل يونج 308 GPa
معامل الحجم 140 Gpa

 

الخصائص الحرارية
التوصيل حراري 0.45 W cm-1 °C-1
الانتشاري الحراري 0.2 cm2 s-1
معامل التمدد الحراري 3.8×10-6 °C-1
الحرارة النوعية 0.32 J g-1 °C-1

 

الخصائص البصرية
مؤشر انكسار الأشعة تحت الحمراء (عند درجة حرارة 300 كلفن) 3.12
معامل إعادة التركيب الإشعاعي (عند درجة حرارة 300 كلفن) 2.0×10-10 cm3 s-1

 

معلومات السلامة الخاصة بمركب نيتريد الإنديوم

 

  • قد يسبب مركب نيتريد الإنديوم تهيجًا في الجلد والعين ولا يُعرف أي آثار محسّسة، وقد يتسبب التعرض لمركبات الإنديوم في حدوث ألم في المفاصل والعظام وتسوس الأسنان واضطرابات عصبية وجهاز هضمي وألم في القلب وضعف عام.

 

  • كما وتشير التجارب على الحيوانات أيضًا إلى أن الإنديوم قد يتسبب في انخفاض استهلاك الطعام والماء مع فقدان الوزن والوذمة الرئوية والالتهاب الرئوي وتلف الدم والكبد والكلى وشلل الساق وتلف الدماغ والقلب والغدة الكظرية والطحال، علما أن السمية الحادة والمزمنة لهذه المادة غير معروفة بالكامل.

المصدر
1. INORGANIC CHEMISTRYCATHERINE E. HOUSECROFT AND ALAN G. SHARPE, FOURTH EDITION.2. Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity Subsequent Edition by James E. Huheey (Author), Ellen A. Keiter (Author), Richard L. Keiter (Author).3. ‘Inorganic Chemistry’ by Catherine .E. Housecroft and Alan.G. Sharpe Pearson, 5th ed. 20184. ‘Basic Inorganic Chemistry’ ‘Inorganic Chemistry’, by Miessler, Fischer, and Tarr, 5th Edition, Pearson, 2014.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى