ヒ化カドミウム

ヒ化カドミウム：高い電子移動度を誇る狭ギャップ半導体

ヒ化カドミウム（化学式: Cd3As2）は、正方晶系の結晶構造を持つ無機化合物であり、特筆すべきはその高い電子移動度です。エネルギーギャップが0.14 eVと小さく、狭ギャップ半導体として分類されます。室温においても非常に大きな電子移動度を示すため、様々な電子デバイスへの応用が期待されています。

アモルファス半導体材料としての利用

ヒ化カドミウムは、アモルファス（非晶質）状態でも優れた半導体特性を示すことから、アモルファス半導体材料として利用されています。アモルファス状態では結晶構造を持たないため、結晶粒界による電子散乱が少ないことが、高い電子移動度を実現する要因の一つと考えられています。この特性を生かし、薄膜トランジスタなどのデバイスへの応用が研究されています。

ネルンスト効果とセンサー応用

ヒ化カドミウムは、ネルンスト効果と呼ばれる現象を示します。ネルンスト効果とは、磁場と温度勾配が同時に存在する際に電圧が発生する現象です。この効果を利用することで、ヒ化カドミウムは赤外線検出器や圧力センサーとして活用できます。赤外線検出器では、赤外線によって生じる温度勾配を利用して電圧を発生させ、赤外線の検出を行います。圧力センサーでは、圧力変化に伴う温度勾配の変化を検出することで圧力を測定します。

受光素子における磁気抵抗効果

ヒ化カドミウムは、受光素子においても磁気抵抗効果と類似した挙動を示すことが報告されています。磁気抵抗効果とは、磁場によって電気抵抗が変化する現象ですが、ヒ化カドミウムでは、光照射によって電気抵抗が変化する現象が見られます。この特性を応用することで、光センサとしての利用も期待されています。

テルル化カドミウム水銀のドーパント

ヒ化カドミウムは、テルル化カドミウム水銀((Cd,Hg)Te)のドーパントとしても使用されます。(Cd,Hg)Teは赤外線検出器として広く利用されている材料ですが、ヒ化カドミウムをドーピングすることで、その電気的特性を制御することができます。これにより、より高性能な赤外線検出器の開発に貢献しています。

まとめ

ヒ化カドミウムは、その高い電子移動度とネルンスト効果、そして光応答性など、多くの優れた特性を併せ持っています。これらの特性を生かした様々な応用研究が進んでおり、将来、電子デバイス分野において重要な役割を果たす材料となる可能性を秘めています。ただし、カドミウムは毒性を持つため、取り扱いには十分な注意が必要です。環境への影響についても考慮した上で、安全な利用方法の確立が重要です。

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