Câmpurile de aplicare ale InP se împart în trei domenii principale. Este utilizat ca bază

– pentru componente optoelectronice

– pentru electronica de mare viteză.

– pentru energia fotovoltaică

Există încă o zonă din spectrul electromagnetic dintre microunde și infraroșu, extrem de puțin utilizată, dar interesantă din punct de vedere tehnic, între microunde și infraroșu, denumită adesea „Terahertz”. Undele electromagnetice din această gamă posedă proprietăți hibride, ele prezentând simultan caracteristici de înaltă frecvență și optice. Componentele pe bază de InP deblochează acest domeniu spectral pentru noi aplicații importante.

Aplicații optoelectroniceEdit

Laserele și LED-urile pe bază de InP pot emite lumină în domeniul foarte larg de la 1200 nm până la 12 µm. Această lumină este utilizată pentru aplicații de telecomunicații și comunicații de date pe bază de fibră optică în toate domeniile lumii digitalizate. Lumina este, de asemenea, utilizată pentru aplicații de detecție. Pe de o parte, există aplicații spectroscopice, în care este necesară o anumită lungime de undă pentru a interacționa cu materia, pentru a detecta, de exemplu, gaze foarte diluate. Pe de altă parte, terahertzul optoelectronic este utilizat în analizoare spectroscopice ultrasensibile, pentru măsurarea grosimii polimerilor și pentru detectarea acoperirilor multistrat în industria auto. Pe de altă parte, există un mare avantaj al laserelor InP specifice, deoarece acestea sunt sigure pentru ochi. Radiația este absorbită în corpul vitros al ochiului uman și nu poate afecta retina.

Telecom/DatacomEdit

Fosfura de Indiu (InP) este utilizată pentru a produce lasere eficiente, fotodetectori sensibili și modulatori în fereastra de lungimi de undă utilizată în mod obișnuit pentru telecomunicații, și anume lungimi de undă de 1550 nm, deoarece este un material semiconductor compus III-V cu bandă interzisă directă. Lungimea de undă cuprinsă între aproximativ 1510 nm și 1600 nm are cea mai mică atenuare disponibilă pe fibra optică (aproximativ 0,26 dB/km). InP este un material utilizat în mod obișnuit pentru generarea de semnale laser și pentru detectarea și conversia acestor semnale în formă electronică. Diametrul plachetelor variază între 2 și 4 inci.

Aplicațiile sunt:

– Conexiuni de fibră optică pe distanțe mari, până la 5000 km, de obicei >10 Tbit/s

– Rețele de acces în inel de metrou

– Rețele de companie și centre de date

– Fibre până la domiciliu

– Conexiuni la rețele wireless 3G, LTE și stații de bază 5G

– Comunicații prin satelit în spațiu liber

Senzori opticiEdit

Senzori spectroscopici care vizează protecția mediului și identificarea substanțelor periculoase

– Un domeniu în creștere este cel al senzorilor care se bazează pe regimul lungimilor de undă ale InP. Un exemplu pentru spectroscopia gazelor este echipamentul de testare a motoarelor cu măsurare în timp real a (CO, CO2, NOX ).

– Un alt exemplu este spectrometrul FT-IR VERTEX cu o sursă de terahertzi. Radiația terahertz este generată de semnalul de bătaie a 2 lasere InP și de o antenă InP care transformă semnalul optic în regim terahertz.

– Detectarea stand-off a urmelor de substanțe explozive pe suprafețe, de exemplu pentru aplicații de siguranță pe aeroporturi sau pentru investigarea locului crimei după tentative de asasinat.

– Verificarea rapidă a urmelor de substanțe toxice în gaze și lichide (inclusiv în apa de la robinet) sau a contaminărilor de suprafață până la nivel de ppb.

– Spectroscopia pentru controlul nedistructiv al produselor, de exemplu al alimentelor (detectarea timpurie a alimentelor stricate)

– Spectroscopia pentru multe aplicații noi, în special în controlul poluării aerului, sunt discutate în prezent, iar implementările sunt în curs de realizare.

Sisteme LiDAR pentru sectorul automobilelor și industria 4.0Edit

Discutat pe scară largă în domeniul LiDAR este lungimea de undă a semnalului. În timp ce unii jucători au optat pentru lungimi de undă de 830-940 nm pentru a profita de componentele optice disponibile, companiile (inclusiv Blackmore, Neptec, Aeye și Luminar) se orientează din ce în ce mai mult către lungimi de undă mai mari în banda de lungimi de undă de 1550 nm, de asemenea bine servită, deoarece aceste lungimi de undă permit utilizarea unor puteri laser de aproximativ 100 de ori mai mari fără a compromite siguranța publică. Laserele cu lungimi de undă de emisie mai mari de ≈ 1,4 μm sunt adesea numite „sigure pentru ochi”, deoarece lumina din această gamă de lungimi de undă este puternic absorbită în corneea, cristalinul și corpul vitros al ochiului și, prin urmare, nu poate afecta retina sensibilă).

– Tehnologia senzorilor bazată pe LiDAR poate oferi un nivel ridicat de identificare și clasificare a obiectelor cu ajutorul tehnicilor de imagistică tridimensională (3D).

– În viitor, industria automobilelor va adopta o tehnologie de senzori LiDAR pe bază de cipuri, cu costuri reduse și cu stare solidă, în locul sistemelor LiDAR mecanice, mari și costisitoare.

– Pentru cele mai avansate sisteme LiDAR pe bază de cipuri, InP va juca un rol important și va permite conducerea autonomă. (Raport: Blistering Growth for Automotive Lidar, Stewart Wills). Lungimea de undă mai mare, sigură pentru ochi, este, de asemenea, mai potrivită pentru a face față condițiilor din lumea reală, cum ar fi praful, ceața și ploaia.

Electronică de mare vitezăEdit

Tehnologia semiconductoarelor de astăzi permite crearea și detectarea de frecvențe foarte înalte de 100 GHz și mai mari. Astfel de componente își găsesc aplicații în comunicațiile de date fără fir de mare viteză (radio direcțional), radare (compacte, eficiente din punct de vedere energetic și cu rezoluție ridicată) și detecția radiometrică, de exemplu pentru observații meteorologice sau atmosferice.

InP este, de asemenea, utilizat pentru a realiza microelectronică de mare viteză și astfel de dispozitive semiconductoare sunt cele mai rapide dispozitive disponibile în prezent. În mod obișnuit, microelectronica pe InP se bazează pe tranzistori cu mobilitate electronică ridicată (HEMT) sau pe tranzistori bipolari cu heterostructură (HBT). Dimensiunile și volumele ambelor tranzistoare bazate pe materialul InP sunt foarte mici: 0,1 µm x 10 µm x 1µm. Grosimea tipică a substratului este de < 100 µm. Aceste tranzistoare sunt asamblate în circuite și module pentru următoarele aplicații:

– Sisteme de scanare de securitate: Sisteme de imagistică pentru imagistică de securitate în aeroporturi și scanere pentru aplicații de securitate civilă

– Comunicații fără fir: Comunicațiile wireless 5G de mare viteză vor explora tehnologia InP datorită performanțelor sale superioare. Astfel de sisteme funcționează la frecvențe de peste 100 GHz pentru a suporta viteze mari de date

– Aplicații biomedicale: Spectrometrele cu unde milimetrice și THz sunt utilizate pentru diagnosticarea non-invazivă în aplicațiile medicale, de la identificarea țesuturilor canceroase, detectarea diabetului, până la diagnosticarea medicală folosind aerul expirat uman.

– Testarea nedistructivă: Aplicațiile industriale utilizează sisteme de scanare pentru controlul calității, de exemplu, în aplicațiile privind grosimea vopselei pentru automobile și defectele din materialele compozite din industria aerospațială

– Robotică: Viziunea robotică se bazează în principal pe sisteme radar de imagistică de înaltă rezoluție la unde milimetrice

– Detecția radiometrică: Aproape toate componentele și poluanții din atmosferă prezintă absorbții/emisiuni caracteristice (amprente) în gama de microunde. InP permite fabricarea de sisteme mici, ușoare și mobile pentru identificarea unor astfel de substanțe.

Aplicații fotovoltaiceEdit

Celele fotovoltaice cu cele mai înalte randamente de până la 46% (Comunicat de presă, Fraunhofer ISE, 1. Decembrie 2014) implementează substraturi InP pentru a obține o combinație optimă de bandă interzisă pentru a converti eficient radiația solară în energie electrică. În prezent, numai substraturile InP ating constanta de rețea pentru a crește materialele cu bandă interzisă joasă necesare cu o calitate cristalină ridicată. Grupuri de cercetare din întreaga lume caută înlocuitori din cauza costurilor ridicate ale acestor materiale. Cu toate acestea, până în prezent, toate celelalte opțiuni oferă calități inferioare ale materialelor și, prin urmare, randamente de conversie mai scăzute. Cercetările ulterioare se concentrează pe reutilizarea substratului InP ca șablon pentru producerea de alte celule solare.

De asemenea, celulele solare de înaltă eficiență de ultimă generație de astăzi pentru concentratoare fotovoltaice (CPV) și pentru aplicații spațiale utilizează (Ga)InP și alți compuși III-V pentru a obține combinațiile de benzi interzise necesare. Alte tehnologii, cum ar fi celulele solare Si, furnizează doar jumătate din puterea celulelor III-V și, în plus, prezintă o degradare mult mai puternică în mediul spațial dur. În cele din urmă, celulele solare pe bază de Si sunt, de asemenea, mult mai grele decât celulele solare III-V și sunt expuse la o cantitate mai mare de resturi spațiale. O modalitate de a crește în mod semnificativ eficiența conversiei și în sistemele fotovoltaice terestre este utilizarea de celule solare III-V similare în sistemele CPV, unde doar o zecime din suprafața acoperită de celule solare III-V de înaltă eficiență este acoperită de celule solare III-V.

.