Oxyde d'indium(III)

L'oxyde d'indium(III) (In₂O₃) est un composé chimique, un oxyde amphotère d'indium.

Oxyde d'indium(III)
Identification
Synonymes	trioxyde d'indium, sesquioxyde d'indium
No CAS	1312-43-2
No ECHA	100.013.813
PubChem	150905
SMILES	[O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/2In.3O/q2*+3;3*-2 InChIKey : PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYAL Std. InChI : vue 3D InChI=1S/2In.3O/q2*+3;3*-2 Std. InChIKey : PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N
Apparence	cristaux jaunâtres à verts inodores
Propriétés chimiques
Formule	In2O3In2O3
Masse molaire[1]	277,634 ± 0,007 g/mol In 82,71 %, O 17,29 %,
Susceptibilité magnétique molaire	-56,0 × 10−6 cm3/mol
Propriétés physiques
T° fusion	1 910 °C
Solubilité	insoluble dans l'eau
Masse volumique	7,179 g·cm-3
Propriétés électroniques
Largeur de bande interdite	~3 eV (300 K)
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Symbole de Pearson	${\displaystyle cI80\,}$
Classe cristalline ou groupe d’espace	Ia3 No. 206
Paramètres de maille	a = 1,011 7(1) nm, Z = 16[2]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Propriétés physiques

Structure cristalline

L'oxyde d'indium amorphe est insoluble dans l'eau mais soluble dans les acides, tandis que l'oxyde d'indium cristallin est insoluble dans l'eau et dans les acides. La forme cristalline existe dans deux phases, la phase cubique (type bixbyite)^[2] et la phase rhomboédrique (type corindon). Les deux phases ont une largeur de bande interdite d'environ 3 eV^[3],[4]. Les paramètres de la phase cubique sont listés dans l'infobox. La phase rhomboédrique est formée à des températures et pressions élevées ou lorsque des méthodes de croissance hors équilibre sont utilisées^[5]. Elle a un groupe d'espace R3c No. 167, un symbole de Pearson hR30, a = 0,548 7 nm, b = 0,548 7 nm, c = 0,578 18 nm, Z = 6 et une densité calculée de 7,31 g/cm^3[6].

Conductivité et magnétisme

Les films minces d'oxyde d'indium dopé au chrome (In_2−xCr_xO₃) sont un semi-conducteur magnétique (en) présentant du ferromagnétisme à haute température, une structure cristalline mono-phasée et un comportement semi-conducteur avec une forte concentration de porteurs de charge. Il a des applications potentielles en spintronique comme matériau pour les injecteurs de spin^[7].

Des films minces polycristallins d'oxyde d'indium dopé au Zn sont fortement conducteurs (conductivité ~10⁵ S/m) et même supraconducteurs à la température de l'hélium liquide. La température de transition supraconductrice T_c dépend du dopage et de la structure du film et est inférieure à 3,3 K^[8].

Synthèse

Des échantillons massifs peuvent être préparés en chauffant l'hydroxyde d'indium(III) ou le nitrate, le carbonate ou le sulfate^[9].

Des films minces d'oxyde d'indium peuvent être préparés par pulvérisation d'une cible d'indium dans une atmosphère d'argon/oxygène. Ils peuvent être utilisés comme barrières de diffusion ("barrières métalliques") dans les semi-conducteurs, pour inhiber la diffusion entre l'aluminium et le silicium^[10].

Des nanofils monocristallins ont été synthétisés à partir de d'oxyde d'indium par ablation laser, permettant un contrôle précis du diamètre jusqu'à 10 nm. Des transistors à effet de champ ont été fabriqués avec ceux-ci^[11]. Les nanofils d'oxyde d'indium peuvent servir comme capteurs de protéine redox sensibles et spécifiques^[12]. Le procédé sol-gel est une autre technique pour préparer les nanofils.

L'oxyde d'indium peut servir comme matériau semi-conducteur, formant des hétérojonctions avec le p-InP, le n-GaAs, le n-Si et d'autres matériaux. Une couche d'oxyde d'indium peut être déposée sur un substrat en silicium à partir d'une solution de trichlorure d'indium, une méthode utile pour la fabrication de cellules solaires^[13].

Réactions

Lorsqu'il est chauffé à 700 °C, l'oxyde d'indium(III) forme In₂O, (appelé oxyde d'indium(I) ou suboxyde d'indium), à 2 000 °C il se décompose^[9].

Il est soluble dans les acides mais pas dans les alcalins^[9].

Avec l'ammoniac à haute température, du nitrure d'indium se forme ^[14].

In₂O₃ + 2 NH₃ → 2 InN + 3 H₂O

Avec K₂O et l'indium métal le composé K₅InO₄ contenant les ions tétraédriques InO₄⁵⁻ a été obtenu^[15].

En réagissant avec une famille de trioxydes de métal, il produit des pérovskites^[16], par exemple :

In₂O₃ + Cr₂O₃ → 2 InCrO₃

Applications

L'oxyde d'indium est utilisé dans certains types de batteries, des réflecteurs infrarouge en couche mince transparents à la lumière visible (miroirs chauds), certains revêtements optiques et certains revêtements antistatiques. Combiné avec le dioxyde d'étain, l'oxyde d'indium forme l'oxyde d'indium-étain (appelé également oxyde d'indium dopé à l'étain ou ITO), un matériau utilisé pour faire des revêtements transparents conducteurs.

Dans le domaine des semi-conducteurs, l'oxyde d'indium peut être utilisé comme un semi-conducteur de type n employé comme élément résistif dans les circuits intégrés^[17].

En histologie, l'oxyde d'indium est utilisé comme constituant de certaines formulations de colorants.

Voir aussi

Articles connexes

• Indium
• Oxyde d'indium-étain
• Semi-conducteur magnétique