산화 인듐(III)
1. 개요
산화 인듐(III)은 In₂O₃ 화학식을 갖는 무기 화합물이다. 결정 구조는 입방정 및 능면체 상으로 존재하며, 약 3 eV의 띠 간격을 갖는다. 크롬을 도핑한 박막은 고온 강자성을 나타내며, 아연을 도핑한 박막은 초전도성을 띤다. 수산화 인듐(III) 등을 가열하여 제조하며, 스퍼터 증착, 레이저 어블레이션, 졸-겔 공정 등을 통해 박막, 나노와이어 형태로 합성할 수 있다. 반도체 재료로 사용되며, 일부 배터리, 박막 적외선 반사경, 광학 코팅, 대전 방지 코팅 등에 활용된다. 이산화 주석과 결합하여 투명 전도성 코팅에 사용되는 산화 인듐 주석(ITO)을 형성한다. 한국에서는 디스플레이 및 태양 전지 분야에서 산화 인듐 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.
이미지 준비중입니다.
| 다른 이름 | 삼산화 인듐 삼산화 이인듐 인듐 삼산화물 인듐 세스퀴옥사이드 |
|---|---|
| 화학식 | In₂O₃ |
| 몰 질량 | 277.64 g/mol |
| 외형 | 냄새가 없는 황록색 결정 |
| 밀도 | 7.179 g/cm³ |
| 용해도 | 불용성 |
| 밴드 갭 | ~3 eV (300 K) |
| 녹는점 | 1910 °C |
| 자기 감수율 | −56.0·10⁻⁶ cm³/mol |
| CAS 등록번호 | '1312-43-2' |
|---|---|
| ChemSpider ID | '133007' |
| EC 번호 | '215-193-9' |
| PubChem CID | '150905' |
| UNII | 4OO9KME22D |
| InChI | 1/2In.3O/q2*+3;3*-2 |
| InChIKey | PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYAL |
| 표준 InChI | 1S/2In.3O/q2*+3;3*-2 |
| 표준 InChIKey | PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N |
| SMILES | '[O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3]' |
| 결정계 | 입방정계 (Bixbyite) |
|---|---|
| 공간군 | Ia3, No. 206 |
| 페어슨 기호 | cI80 |
| 격자 상수 | a = 1.0117(1) nm |
| 단위 세포당 분자 수 | 16 |
| GHS 신호어 | 위험 |
|---|---|
| GHS 그림 문자 | ' |
| H 문구 | '피부 자극을 일으킴 눈에 심한 자극을 일으킴 호흡기 자극을 일으킬 수 있음' |
| P 문구 | '분진/흄/가스/미스트/증기/스프레이를 흡입하지 마시오. 분진/흄/가스/미스트/증기/스프레이의 흡입을 피하시오. 취급 후에는 철저히 씻으시오. 본 제품을 사용할 때에는 먹거나, 마시거나 흡연하지 마시오. 환기가 잘 되는 곳에서만 취급하시오. 보호 장갑/보호 의류/보안경/안면 보호구를 착용하시오. 피부에 묻으면: 다량의 물로 씻으시오. 흡입하면: 공기가 신선한 곳으로 옮기고 호흡하기 편하게 하시오. 눈에 들어가면: 물로 여러 번 헹구시오. 콘택트 렌즈를 착용하고 있다면, 쉽게 제거할 수 있다면 제거하시오. 계속 헹구시오. 몸에 불편함을 느끼면 의료기관(의사)의 진찰을 받으시오. 몸이 불편하면 의학적인 조언/진찰을 받으시오. 특정 치료법 (자세한 내용은 이 라벨을 참조하시오). 피부 자극이 나타나면: 의학적인 조언/진찰을 받으시오. 눈 자극이 지속되면: 의학적인 조언/진찰을 받으시오. 오염된 의류는 벗고 다시 사용하기 전에 세탁하시오. 환기가 잘 되는 곳에 보관하시오. 용기를 단단히 밀폐하시오. 잠금장치가 되어 있는 곳에 보관하시오. 내용물/용기는 관련 규정에 따라 폐기하시오.' |
| NFPA 704 | 건강: 1 화재: 0 반응성: 0 |
-
인듐 화합물 -
인듐 주석 산화물
인듐 주석 산화물(ITO)은 투명한 전기 전도성 n형 반도체 혼합 산화물로, 액정 디스플레이, 터치스크린, 태양 전지 등의 투명 전도막뿐 아니라 광학 코팅, 적외선 반사 코팅, 가스 센서 등 다양한 분야에 사용되지만, 높은 가격과 취약성 때문에 탄소 나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 등 대체 재료 연구가 활발히 진행되고 있다. -
인듐 화합물 -
셀레늄화구리인듐갈륨
-
반도체 재료 -
규소
규소는 지구 지각에서 산소 다음으로 풍부한 준금속 원소로, 반도체 특성을 이용해 전자 산업의 실리콘 웨이퍼 생산에 필수적이며, 다양한 산업 분야와 일부 생물의 생장에 중요한 역할을 하지만, 규폐증을 유발할 수 있는 위험도 가진다. -
반도체 재료 -
그래핀
그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 격자 형태로 결합된 2차원 물질로, 뛰어난 특성 덕분에 다양한 분야에 활용될 가능성이 높아 상용화 연구가 활발히 진행 중이지만 대량생산 및 독성 연구가 필요하다. -
삼이산화물 -
삼산화 이질소
삼산화 이질소는 질소 산화물 중 하나로 질소의 산화수가 +3인 화합물이며, 저온에서 일산화 질소와 이산화 질소를 혼합하여 얻을 수 있고, 액체 상태에서는 진한 청색을 띠며, 고온에서는 분해되고 물에 녹으면 아질산으로 가수분해되는 특징을 가진 평면형 구조의 화합물이다. -
삼이산화물 -
산화 철(III)
산화 철(III)은 철과 산소의 화합물로, 여러 결정 구조의 동질이상 형태로 존재하며, 철광석인 적철광으로서 강철 생산 원료, 안료, 자기 기록 매체 등 산업과 의료 분야에 활용되는 다양한 화학 반응에 관여하는 물질이다.
2. 물리적 성질
산화 인듐(III)은 노란색을 띠는 고체이다.
2.1. 결정 구조
비정질 산화 인듐은 물에는 녹지 않지만 산에는 녹으며, 결정질 산화 인듐은 물과 산 모두에 녹지 않는다. 결정질 형태는 입방정(바이즈비 광물형)과 능면체(강옥형)의 두 가지 상으로 존재한다. 두 상 모두 약 3 eV의 띠 간격을 갖는다.
능면체 상은 고온 및 고압 또는 비평형 성장 방법을 사용할 때 생성된다. 공간군은 Rc No. 167, 피어슨 기호는 hR30, a = 0.5487 nm, b = 0.5487 nm, c = 1.4510 nm, Z = 6이며, 계산된 밀도는 7.31 g/cm3이다.
2.2. 전도성 및 자성
크롬을 도핑한 산화 인듐(In2−xCrxO3) 박막은 고온 강자성을 나타내는 자성 반도체이며, 단일 상 결정 구조와 높은 전하 운반자 농도를 가진 반도체 거동을 보인다. 이는 스핀트로닉스에서 스핀 주입을 위한 재료로 적용될 수 있다.
아연을 도핑한 산화 인듐의 얇은 다결정 박막은 전도성이 매우 높고(전도율 ~105 S/m) 심지어 액체 헬륨 온도에서 초전도성을 띤다. 초전도 전이 온도 Tc는 도핑과 박막 구조에 따라 달라지며 3.3 K 이하이다.
3. 합성
대량의 산화 인듐(III)은 수산화 인듐(III), 질산 인듐(III), 탄산 인듐(III) 또는 황산 인듐(III)을 가열하여 제조할 수 있다.
산화 인듐(III) 박막은 아르곤/산소 분위기에서 인듐 표적을 스퍼터 증착하여 제조할 수 있다. 이는 반도체에서 확산 방지 ("배리어 메탈")로 사용될 수 있으며, 예를 들어 알루미늄과 실리콘 사이의 확산을 억제하는 데 사용될 수 있다.
단결정 나노와이어는 레이저를 이용한 어블레이션을 통해 산화 인듐(III)으로부터 합성할 수 있으며, 직경은 최소 10 nm까지 제어할 수 있다. 이것들로 전계 효과 트랜지스터(FET)가 제작되었다. 산화 인듐(III) 나노와이어는 민감하고 특정한 산화 환원 단백질 센서 역할을 할 수 있다. 졸-겔법은 나노와이어를 준비하는 또 다른 방법이다.
산화 인듐(III)은 반도체 재료로 작용하여 p형 반도체인 InP, n형 반도체인 GaAs, n형 Si 및 기타 재료와 이종 접합을 형성할 수 있다. 실리콘 기판에 산화 인듐(III) 층은 삼염화 인듐 용액에서 증착할 수 있으며, 이는 태양 전지 제조에 유용한 방법이다.
4. 반응
700 °C로 가열하면 산화 인듐(I)(In2O, 아산화 인듐이라고도 함)을 형성하고, 2000 °C에서 분해된다. 산에는 녹지만 알칼리에는 녹지 않는다.
고온에서 암모니아와 반응하면 질화 인듐이 생성된다.
: In2O3 + 2 NH3 → 2 InN + 3 H2O
K2O와 인듐 금속을 사용하면 사면체 InO45− 이온을 포함하는 화합물 K5InO4가 제조되었다.
다양한 금속 삼산화물과 반응하여 페로브스카이트를 생성한다. 예를 들어:
:In2O3 + Cr2O3 → 2InCrO3