Nitrure d'indium

Nitrure d'indium
Général
Nom IUPAC
N CAS	25617-98-5
N EINECS	247-130-6
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute	InN
Masse molaire	128,825 ± 0,003 g·mol
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le nitrure d'indium (InN) est semiconducteur de la famille III-V, tout comme le nitrure d'aluminium (AlN) et le nitrure de gallium (GaN). Les semiconducteurs III-V connaissent un intérêt grandissant dans le monde scientifique pour plusieurs raisons

• ils sont robustes,
• possèdent une conductivité thermique élevée
• leur point de fusion est élevé
• ils ont une bande interdite (couramment appelée gap) directe

Ces matériaux sont principalement utilisés dans les cellules photovoltaïques et dans les dispositifs optoélectroniques tels que les diodes électroluminescentes (DEL en français ou LED en anglais pour Light Emitting Diode). L'AlN, le GaN et InN possèdent respectivement des énergies de bandes interdites de 6,2 eV, 3,4 eV et ~0,7 eV.

Cependant, comme nous allons le voir, le nitrure d'indium reste marginalisé.

Un matériau marginalisé

Alors que l'AlN et le GaN sont des matériaux maintenant bien connus, ce n'est pas le cas de l'InN alors qu'il fait partie de la même famille III-V. On estime les connaissances au sujet de l'InN équivalentes à celles du GaN il y a dix ans ! Il faut savoir qu'actuellement l'InN est créé par épitaxie par jets moléculaires. Or on rencontre de nombreuses difficultés de croissance  :

• le manque de substrats possédant un faible désaccord de maille
• une basse température de dissociation de l'InN
• une haute pression de vapeur d'azote en présence d'InN

Un matériau III-N anormalement conducteur

Les études sur l'InN ont révélé une conductivité anormalement élevée. Deux hypothèses ont été émises pour expliquer cette conductivité : une oxydation ou un phénomène de courbures de bandes. Chaque hypothèse ayant pour conséquence une accumulation d'électrons en surface. Pour le moment, la piste de la courbure de bande est de loin la plus probable. En 2001, W. Waluckiewicz a introduit un modèle faisant appel à l'énergie de stabilisation de Fermi qui relie les défauts de surface au phénomène d'ancrage (pinning) du niveau d'énergie de Fermi à la surface des semiconducteurs.

Propriétés cristallographiques

Polarités des faces

Origine de la polarisation

N-face et In-face

Propriétés optiques

Structure de bandes

Variation de l'énergie de bande interdite avec la température

Applications technologiques

En combinant du Ga, In et Indium, on peut obtenir une bande interdite variant de 0.7 à 3,4 eV. Cette gamme d'énergie couvre le spectre visible. De plus l'énergie de bande interdite est directe. Ce matériau est donc idéal pour l'élaboration de cellules photovoltaïques. Pour ces mêmes raisons, on utilise aussi l'indium dans le composé ternaire InGaN pour la réalisation de diodes électroluminescentes.