分子線エピタキシー成長HgCdTeヘテロ接合材料に関する研究
Study on Molecular Beam Epitaxy Grown HgCdTe Heterojunction Materials
赤外線検出器の小型化・軽量化・低消費電力化(SWaP3)の要求に応えるため、HgCdTeヘテロ接合材料が注目されている。分子線エピタキシー(MBE)によるin situヒ素ドーピングHgCdTeは、低暗電流・高温動作検出器の基盤となる。本研究では、ヒ素ビームフラックスと成長温度がHgCdTeへのヒ素ドーピングに与える影響を調査した。2段階アニーリング法によるヒ素活性化の研究では、ドーピング濃度とアニーリング雰囲気が活性化率とキャリア移動度に大きく影響することが判明した。ドーピング濃度が5×10^17 cm−3未満の場合、ヒ素活性化率は100%に近づく。混合雰囲気下でのアニーリングは、HgCdTeの材料欠陥を低減し、ヒ素活性化率とキャリア移動度を著しく向上させる。MBEを用いてSi基板上のHgCdTeヘテロ接合材料を準備し、それに基づいて中波長HgCdTe赤外線検出器を製造した。試験結果によると、検出器の動作温度は77 Kから110 Kへと大幅に向上し、検出器コストの削減と信頼性の向上が期待できる。これらの結果は、MBE成長のヒ素ドーピングHgCdTeヘテロ接合材料の作製に重要な指針を与え、低コスト・高温動作HgCdTe赤外線検出器の工学設計の強固な基盤を築くものである。
- 分子線エピタキシー(MBE)によるin situヒ素ドーピングHgCdTeで、ヒ素ビームフラックスと成長温度がドーピングに与える影響を調査した
- 2段階アニーリング法の研究で、ドーピング濃度が5×10^17 cm−3未満ではヒ素活性化率が100%に近づき、混合雰囲気アニーリングが材料欠陥を低減し活性化率とキャリア移動度を大幅に向上させた
- MBEでSi基板上のHgCdTeヘテロ接合材料を準備し、中波長HgCdTe赤外線検出器を試作、動作温度が77 Kから110 Kへ向上した
MBE成長HgCdTeヘテロ接合材料の研究報告で、赤外線検出器の動作温度を77Kから110Kへ引き上げた点が実用上の節目。冷却不要に近づけば検出器のコスト・信頼性が改善し、監視・防衛・産業用赤外センサの普及余地が広がる。ただし本件は材料・プロセス研究段階で、量産ラインや顧客採用の言及はなく、Si基板上成長というウェハコスト低減の方向性が事業化の鍵になる。投資家は、この技術を抱える検出器メーカーやエピタキシャルウェハ供給者の動向を注視すべき。