中国粉体网讯 磷化铟不仅是过去三十年长距离光通信的“隐形底座”，更因其完美匹配1.3~1.55 μm光纤低损窗口、具备直接带隙与极高的电子迁移率，成为当前CPO光引擎中激光二极管与光探测器无可替代的材料基底。
本文从磷化铟的晶体结构与电学特性出发，系统梳理其材料性能及多元应用版图。
InP材料的性能
磷化铟单晶是一种重要的半导体材料，其化学式为磷化铟，具有立方硫化锌型结构（立方晶系），空间群为F-43m。其晶格常数约为5.8687A，表现出高度对称的晶体排列。在磷化铟单晶中，铟（In）和磷（P）原子以瓜代的方式陈列，每个铟原子与四个磷原子形成四面体配位，同时每个磷原子也与四个铟原子形成类似的四面体配位。
磷化铟闪锌矿的原子结构
常温下InP的化学性质很稳定，其表面的氧化速度非常缓慢。只有温度达到360℃以上时，InP表面才略有离解，当温度达到1000℃以上时，离解现象较为明显。
InP可以与卤族元素发生化学反应，氢卤酸对InP的腐蚀速率具有各向异性，早期曾使用含Br2的氢卤酸进行〈100〉InP的位错腐蚀，但是反应速率较快，不易控制，目前国内外普遍采用磷酸和氢溴酸的混合液作为〈100〉InP的位错腐蚀液。
InP单晶质地软脆，呈银灰色，有金属光泽。常温下禁带宽度1.344eV，为直接跃迁型能带结构，发射波长0.92μm，室温下本征载流子浓度2×107cm-3，电子和空穴迁移率分别为4500cm2/V·s和150cm2/V·s。
InP单晶按电学性质分为n型、p型和半绝缘型。
n型InP单晶主要通过掺S和Sn等制备，电子浓度达1×1018cm-3，电阻率很低，一般为1×10-2~1×10-3Ω·cm，多用于高速光电器件如LD、LED、PIN-PD和PIN-APD等。
而p型InP单晶主要通过掺Zn等制备，空穴浓度达1×1018cm-3，多用于高效抗辐射太阳能电池等。
半绝缘(SI)InP单晶主要通过掺Fe和高温退火非掺杂InP两种方法制备，电阻率在1×107~1×108Ω·cm，多用于低噪声和宽带微波器件、末制导和抗干扰毫米波器件及光电集成电路等。
InP单晶片参数及应用情况
InP材料应用领域
（1）InP是目前长距离光纤通信中所用激光器和光探测器唯一实用的材料。光纤通信中所用石英光纤的最小损耗波长在1.30~1.55μm，这是光纤通信的两个主要窗口，前者用于短距离局域通信网，后者用于长距离高速率的光通信系统。由于InP与这些系统中必需的III-V族三元和四元合金InGaAs和InGaAsP等晶格匹配度好，因此InP是生产光通讯中InP基激光二极管、发光二极管和光探测器等的关键材料。
（2）InP非常适合制作高电子迁移率晶体管(HEMT)，这是因为InAlAs/InGaAs具有较大的导带不连续性(ΔEC=0.5eV)，因而使结构具有较高的二维电子气浓度。就衬底材料而言，InP与GaAs相比，击穿电场、热导率和电子饱和速度均更高。随着近几年对InP-HEMT的大力开发，InP-HEMT已成为毫米波高端应用的支柱产品，器件的fT和fmax分别达到340GHz和600GHz，这代表着三端器件的最高水平。
（3）InP异质结双极晶体管(HBT)由于基区渡越时间短，因而比GaAs基HBT具有更好的RF特性。InP/InGaAs或InAlAs/InGaAs发射结系统，由于In-GaAs带隙窄(0.75eV)，从而使得InP基HBT开启电压比GaAs基HBT低几百毫伏，因而更适合低电压使用。上述情况结合InP高热导率、高击穿场强以及GaInAs材料甚低的表面复合速度，使得InPHBT具有比HEMT更大的应用潜力。
（4）InP的带宽在1.4eV附近，因此可以制成高转换效率的太阳能电池。并由于其具有高抗辐射性能可以被用于空间卫星的太阳能电池的制作。
参考来源：
[1]张伟才.InP单晶材料性能及制备方法
[2]刘志国.磷化铟晶体中与配比相关的缺陷密度研究
（中国粉体网/山川）
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