อินเดียมฟอสไฟด์

อินเดียมฟอสไฟด์ (InP) เป็นสารประกอบของฟอสฟอรัสและอินเดียม ซึ่งมีชื่อเสียงในด้านคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำที่ยอดเยี่ยม อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ผลิตโดยใช้สารตั้งต้นอินเดียมฟอสไฟด์นั้นแสดงให้เห็นถึงความเร็วดริฟท์อิเล็กตรอนอิ่มตัวสูง ความยาวคลื่นการปล่อยที่เหมาะสมสำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกที่มีการสูญเสียต่ำ ทนทานต่อรังสีได้ดี มีการนำความร้อนได้ดี มีประสิทธิภาพในการแปลงโฟโตอิเล็กทริกสูง และมีความกว้างของแบนด์แก็ปที่ค่อนข้างสูง ด้วยเหตุนี้ สารตั้งต้นอินเดียมฟอสไฟด์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์โมดูลออปติก อุปกรณ์เซนเซอร์ อุปกรณ์ความถี่วิทยุระดับไฮเอนด์ เป็นต้น

อินเดียมฟอสไฟด์ (InP) เป็นสารประกอบสารกึ่งตัวนำที่สำคัญที่มีข้อดีหลายประการ เช่น ความเร็วดริฟท์อิเล็กตรอนอิ่มตัวสูง ทนทานต่อรังสีได้ดี การนำความร้อนดี ประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกสูง และความกว้างของแบนด์แก็ปสูง InP มีโครงสร้างผลึกซิงค์เบลนด์ที่มีแบนด์แก็ป 1.34 eV และมีค่าการเคลื่อนตัวตั้งแต่ 3,000 ถึง 4,500 cm2 /(VS) ที่อุณหภูมิห้อง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสารออปติก อุปกรณ์คลื่นมิลลิเมตรความถี่สูง วงจรรวมออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ในอวกาศ เมื่อพิจารณาจากคุณสมบัติของวัสดุเหล่านี้ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ผลิตด้วยสารตั้งต้นอินเดียมฟอสไฟด์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์ความถี่วิทยุ โมดูลออปติก LED (รวมถึง LED ขนาดเล็กและ LED ขนาดเล็ก) เลเซอร์ เครื่องตรวจจับ เซ็นเซอร์ และเซลล์แสงอาทิตย์ในอวกาศ มีการใช้งานกว้างขวางในสาขาต่างๆ เช่น การสื่อสาร 5G ศูนย์ข้อมูล จอภาพรุ่นถัดไป ปัญญาประดิษฐ์ การขับขี่อัตโนมัติ อุปกรณ์สวมใส่ และการบินและอวกาศ

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์อินเดียมฟอสไฟด์มีโครงสร้างแบนด์แก็ปกว้าง และอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงผ่านวัสดุ InP ด้วยเหตุนี้ ตัวรับและขยายสัญญาณดาวเทียมที่ทำด้วยชิปอินเดียมฟอสไฟด์จึงสามารถทำงานที่ความถี่สูงมากเหนือ 100 GHz ได้ โดยมีแบนด์วิดท์กว้าง การรบกวนจากภายนอกน้อยที่สุด และความเสถียรสูง ดังนั้น อินเดียมฟอสไฟด์จึงเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงกว่าแกเลียมอาร์เซไนด์ ซึ่งอาจผลักดันให้ภาคอุตสาหกรรมการสื่อสารผ่านดาวเทียมพัฒนาไปสู่แบนด์ความถี่ที่สูงขึ้น

เมื่อเปรียบเทียบกับแกเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) อินเดียมฟอสไฟด์ (InP) แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่โดดเด่นในด้านคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกายภาพอื่นๆ โดยครองตำแหน่งที่โดดเด่นในด้านการสื่อสารด้วยแสงแบบเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับ GaAs อินเดียมฟอสไฟด์มีข้อได้เปรียบดังต่อไปนี้: (1) มีความเร็วดริฟท์พีคอิเล็กตรอนสูง ความกว้างของแบนด์แก็ปสูง และการนำความร้อนสูง InP มีแบนด์แก็ปทรานสิชั่นโดยตรงที่ 1.34 eV ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่มีการสูญเสียการส่งผ่านน้อยที่สุดในการสื่อสารด้วยแสง การนำความร้อนสูงกว่าของ GaAs ส่งผลให้กระจายความร้อนได้ดีขึ้น (2) อินเดียมฟอสไฟด์มีข้อได้เปรียบมากกว่า GaAs ในการผลิตอุปกรณ์ อุปกรณ์ InP มีอัตราส่วนพีคต่อแวลเลย์ของกระแสสูง ซึ่งกำหนดประสิทธิภาพการแปลงที่สูง ค่าคงที่เวลาผ่อนคลายพลังงานโมเมนตัมของ InP มีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของ GaAs ทำให้มีขีดจำกัดประสิทธิภาพการทำงานเป็นสองเท่าของอุปกรณ์ GaAs อุปกรณ์ InP มีลักษณะสัญญาณรบกวนที่ดีกว่า (3) อินเดียมฟอสไฟด์ (InP) ในฐานะวัสดุพื้นผิวมีการใช้งานหลักดังต่อไปนี้: อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงแหล่งกำเนิดแสง (LED) และเครื่องตรวจจับ (เครื่องตรวจจับหิมะถล่ม APD) ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง; เลเซอร์แบบบูรณาการ เครื่องตรวจจับแสง และเครื่องขยายสัญญาณเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในวงจรรวมออปโตอิเล็กทรอนิกส์สำหรับระบบสื่อสาร 40 Gb/s รุ่นถัดไป