อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ ( InGaN , In _x Ga _{1− x} N ) เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ทำจากส่วนผสมของแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) และอินเดียมไนไตรด์ (InN) เป็นเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบพลังงานตรงกลุ่ม III / กลุ่ม V แบบสามองค์ประกอบ แถบ พลังงานของมันสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณของอินเดียมในโลหะผสม In _x Ga _1−x N มีช่วงแถบพลังงานตรงตั้งแต่รังสีอินฟราเรด (0.69 eV) สำหรับ InN ไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลต (3.4 eV) ของ GaN อัตราส่วนของ In/Ga มักจะอยู่ระหว่าง 0.02/0.98 และ 0.3/0.7 ^{[ 1 ]}

อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์เป็นชั้นเปล่งแสงในLED สีฟ้าและสีเขียวสมัยใหม่ และมักปลูกบน ชั้นบัฟเฟอร์ GaNบนพื้นผิวโปร่งใส เช่นแซฟไฟร์หรือซิลิคอนคาร์ไบด์มีค่าความจุความร้อน สูง และมีความไวต่อรังสีไอออนต่ำ (เช่นเดียวกับไนไตรด์กลุ่ม III อื่นๆ ) ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับ อุปกรณ์ เซลล์แสงอาทิตย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผง โซลาร์เซลล์ สำหรับ ดาวเทียม

ตามทฤษฎีแล้วการสลายตัวแบบสปิโนดัลของอินเดียมไนไตรด์ควรเกิดขึ้นสำหรับองค์ประกอบระหว่าง 15% ถึง 85% ซึ่งนำไปสู่บริเวณหรือคลัสเตอร์ InGaN ที่อุดมไปด้วยอินเดียมและแกลเลียม อย่างไรก็ตามในการศึกษาโครงสร้างเฉพาะที่เชิงทดลอง พบว่ามีการแยก เฟสเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ^{[ 2 ]}ผลการทดลองอื่นๆ ที่ใช้การกระตุ้นด้วยแคโทดลูมิเนสเซนซ์และโฟโตลูมิเนสเซน ซ์บน บ่อควอนตัมหลายชั้น InGaN ที่มีปริมาณอินเดียมต่ำได้แสดงให้เห็นว่า หากกำหนดพารามิเตอร์วัสดุที่ถูกต้องของโลหะผสม InGaN/GaN แนวทางเชิงทฤษฎีสำหรับระบบ AlGaN/GaN ก็สามารถนำไปใช้กับโครงสร้างนาโน InGaN ได้เช่นกัน^{[ 3 ]}

GaN เป็นวัสดุที่มีข้อบกพร่องจำนวนมาก โดยมีความหนาแน่นของดิสโลเคชันทั่วไป[ ^{4 ] เกิน} 10 ⁸ cm ⁻² การเปล่งแสงจากชั้น InGaN ที่ปลูกบนบัฟเฟอร์ GaN ดังกล่าวที่ใช้ใน LED สีน้ำเงินและสีเขียวคาดว่าจะลดลงเนื่องจากการรวมตัวกันแบบไม่แผ่รังสีที่ข้อบกพร่องดังกล่าว^{[ 5 ]}อย่างไรก็ตามบ่อควอนตัม InGaN เป็นตัวเปล่งแสงที่มีประสิทธิภาพใน ไดโอดเปล่งแสงสีเขียว สีน้ำเงิน สีขาว และ รังสี อัลตราไวโอเลต รวมถึงเลเซอร์ไดโอด [ ^{6 ] [ 7 ] [ 8 ] บริเวณ}ที่อุดมไปด้วยอินเดียมมีช่องว่างพลังงานต่ำกว่าวัสดุโดยรอบและสร้างบริเวณที่มีพลังงานศักย์ลดลงสำหรับตัวพาประจุ คู่ของอิเล็กตรอน-โฮลจะถูกดักจับที่นั่นและรวมตัวกันพร้อมกับการเปล่งแสง แทนที่จะแพร่กระจายไปยังข้อบกพร่องของผลึกซึ่งการรวมตัวกันจะไม่แผ่รังสี นอกจากนี้ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่สอดคล้องกันยังแสดงให้เห็นว่าการรวมตัวใหม่แบบแผ่รังสีจะเน้นไปที่บริเวณที่มีอินเดียมอยู่มาก^{[ 9 ]}

ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมา ซึ่งขึ้นอยู่กับช่องว่างแถบพลังงานของวัสดุ สามารถควบคุมได้ด้วยอัตราส่วน GaN/InN ตั้งแต่ใกล้รังสีอัลตราไวโอเลตสำหรับ 0.02In/0.98Ga ผ่าน 390 นาโนเมตรสำหรับ 0.1In/0.9Ga สีม่วง-น้ำเงิน 420 นาโนเมตรสำหรับ 0.2In/0.8Ga สีน้ำเงิน 440 นาโนเมตรสำหรับ 0.3In/0.7Ga ไปจนถึงสีแดงสำหรับอัตราส่วนที่สูงกว่า และยังสามารถควบคุมได้ด้วยความหนาของชั้น InGaN ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 2–3 นาโนเมตรอย่างไรก็ตาม ผลการจำลองอะตอมิกแสดงให้เห็นว่าพลังงานการปล่อยแสงมีความขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของขนาดอุปกรณ์เพียงเล็กน้อย^{[ 10 ]}การศึกษาที่อิงตามการจำลองอุปกรณ์แสดงให้เห็นว่าอาจเป็นไปได้ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของ InGaN/GaN LED โดยใช้การปรับแต่งช่องว่างแถบพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ LED สีเขียว^{[ 11 ]}

ความสามารถในการทำการปรับแต่งช่องว่างพลังงานของ InGaN ในช่วงที่ให้การจับคู่สเปกตรัมที่ดีกับแสงแดด ทำให้ InGaN เหมาะสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์^{[ 12 ] [ 13 ]}เป็นไปได้ที่จะปลูกหลายชั้นที่มีช่องว่างพลังงานต่างกัน เนื่องจากวัสดุค่อนข้างไม่ไวต่อข้อบกพร่องที่เกิดจากการไม่ตรงกันของโครงสร้างแลตติสระหว่างชั้น เซลล์มัลติจังก์ชันสองชั้นที่มีช่องว่างพลังงาน 1.1 eVและ 1.7 eV สามารถบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดตามทฤษฎี 50% และโดยการวางหลายชั้นที่ปรับให้เข้ากับช่วงช่องว่างพลังงานที่กว้าง ประสิทธิภาพสูงสุดถึง 70% ตามทฤษฎีคาดว่าจะเกิดขึ้นได้^{[ 14 ]}

ได้รับการตอบสนองทางแสงอย่างมีนัยสำคัญจากอุปกรณ์ InGaN แบบรอยต่อเดี่ยวในการทดลอง^{[ 15 ] [ 16 ]}นอกเหนือจากการควบคุมคุณสมบัติทางแสง^{[ 17 ]}ซึ่งส่งผลให้เกิดการปรับแต่งช่องว่างพลังงาน ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์สามารถปรับปรุงได้โดยการปรับแต่งโครงสร้างจุลภาคของวัสดุเพื่อเพิ่มความยาวของเส้นทางแสงและดักจับแสง การปลูกนาโนคอลัมน์บนอุปกรณ์ยังสามารถส่งผลให้เกิดปฏิสัมพันธ์แบบเรโซแนนซ์กับแสงได้^{[ 18 ]}และนาโนคอลัมน์ InGaN ได้รับการฝากบนSiO สำเร็จแล้ว₂โดยใช้การระเหยที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยพลาสมา^{[ 19 ]}การเติบโตของนาโนรอดอาจเป็นประโยชน์ในการลดการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชันซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นกับดักประจุที่ลดประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ ^{[ 20 ]}

การปลูกผลึกแบบควบคุมด้วยโลหะช่วยให้สามารถควบคุมการเติบโตของฟิล์มบางแบบชั้นอะตอมทีละชั้นได้ โดยมีคุณสมบัติเกือบสมบูรณ์แบบด้วยการผ่อนคลายความเครียดที่ชั้นอะตอมแรก โครงสร้างแลตติสของผลึกเข้ากันได้ดี คล้ายกับผลึกที่สมบูรณ์แบบ พร้อมความสว่างที่สอดคล้องกัน ผลึกมีปริมาณอินเดียมอยู่ในช่วง x ~ 0.22 ถึง 0.67 การปรับปรุงคุณภาพของผลึกและคุณสมบัติทางแสงอย่างมีนัยสำคัญเริ่มที่ x ~ 0.6 ฟิล์มถูกปลูกที่อุณหภูมิประมาณ 400 °C เพื่ออำนวยความสะดวกในการรวมอินเดียม และมีการปรับเปลี่ยนสารตั้งต้นเพื่อเพิ่มสัณฐานวิทยาของพื้นผิวและการแพร่กระจายของชั้นโลหะ การค้นพบเหล่านี้ควรมีส่วนช่วยในการพัฒนาเทคนิคการเติบโตของสารกึ่งตัวนำไนไตรด์ภายใต้สภาวะความไม่เข้ากันของแลตติสสูง^{[ 21 ] [ 22 ]}

โครงสร้างควอนตัมเฮเทอโรสตรักเจอร์มักสร้างขึ้นจากGaNโดยมีชั้นแอคทีฟเป็น InGaN InGaN สามารถนำมาผสมกับวัสดุอื่นๆ ได้ เช่นGaN , AlGaN บน SiC ,แซฟไฟร์และแม้แต่ซิลิคอน

หลอด LED แบบนาโนแท่ง InGaNเป็นโครงสร้างสามมิติที่มีพื้นผิวเปล่งแสงขนาดใหญ่กว่า ประสิทธิภาพดีกว่า และเปล่งแสงได้มากกว่าเมื่อเทียบกับหลอด LED แบบระนาบ

พิษวิทยาของ InGaN ยังไม่ได้รับการตรวจสอบอย่างครบถ้วน ฝุ่นเป็นสารระคายเคืองต่อผิวหนัง ดวงตา และปอด ด้านสิ่งแวดล้อม สุขภาพ และความปลอดภัยของแหล่งกำเนิดอินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ (เช่นไตรเมทิลอินเดียมไตรเมทิลแกลเลียมและแอมโมเนีย ) และการศึกษาการตรวจสอบสุขอนามัยอุตสาหกรรมของ แหล่งกำเนิด MOVPE มาตรฐาน ได้รับการรายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้ในบทวิจารณ์^{[ 23 ]}

• อินเดียมแกลเลียมฟอสไฟด์
• อินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์