テルル化カドミウム水銀

テルル化カドミウム水銀（HgCdTe）とは？

[テルル]]化カドミウム水銀（Mercury Cadmium Telluride、MCT、HgCdTe）は、水銀]、[カドミウム]、[テルル]の3つの元素から構成されるIII-VI族[[半導体化合物です。この合金は、その組成比を精密に制御することで、赤外線領域における光検出特性を自在に調整できるため、高度な赤外線検出器の製造に広く利用されています。

結晶構造

MCTは、閃亜鉛鉱型（Zincblende）と呼ばれる結晶構造を有しています。これは、ダイヤモンド構造と類似した立方晶系の構造で、各原子が四面体構造を形成して規則正しく配列しています。この規則正しい原子配列が、MCTの高い結晶品質と、それに起因する優れた光学特性をもたらします。

物性と組成比

MCTの最も重要な特性の一つは、その組成比（Hg、Cd、Teの比率）によって、バンドギャップエネルギー（電子が価電子帯から伝導帯へ遷移するのに必要なエネルギー）を制御できる点です。バンドギャップエネルギーは、検出可能な赤外線の波長範囲を決定づける重要なパラメータであり、組成比を調整することで、近赤外線から中赤外線、遠赤外線まで、幅広い波長帯の赤外線検出が可能になります。

具体的には、[カドミウム]の割合が増加するとバンドギャップエネルギーが増加し、検出可能な赤外線の波長は短波長側にシフトします。逆に、カドミウムの割合を減らすことで、長波長側の赤外線を検出できるようになります。この組成比の精密制御は、高性能な赤外線検出器を実現するために不可欠です。

赤外線検出器への応用

MCTの優れた赤外線検出特性は、様々な赤外線検出器に応用されています。例えば、

熱画像装置（サーモグラフィ）： 人体や物体の熱放射を検出し、温度分布を画像化する装置。
赤外線分光器： 物質が吸収または放射する赤外線の波長を測定し、物質の組成や構造を分析する装置。
赤外線誘導ミサイル： 赤外線を検出して目標を探知し、誘導するミサイル。
宇宙観測機器： 天体から放射される赤外線を検出し、宇宙の謎を解き明かすための観測装置。

などがあります。

これらの応用分野では、MCTの高い感度、高速応答性、広いスペクトル応答範囲といった特性が、重要な役割を果たしています。

まとめ

[テルル]]化カドミウム水銀]は、その組成比制御によるバンドギャップエネルギーの調整が可能であり、様々な波長帯の[[赤外線検出に対応できる優れた半導体材料です。その高い感度と高速応答性から、熱画像装置、赤外線分光器、軍事用途、宇宙観測など、幅広い分野で不可欠な材料となっています。今後の技術開発によって、さらに高性能なMCTを用いた赤外線検出器が開発されることが期待されます。

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