NEC,量子ドットを用いた赤外線センサーを開発

開発した量子ドットセンサー

NECは,高感度で波長分解能に優れた,量子ドットを用いた赤外線センサーを開発している。

このセンサーは赤外線の持つエネルギーによって,量子ドットの電子が異なる準位に遷移することを利用する。センサーは直径数十nmのインジウムヒ素の量子ドットをガリウムヒ素の基板上にエピキキャシタル成長させたもので,粒径を変えるなどすることで6~10μmのうち,特定の波長に感度を持たせることができる。

従来のボロメータのような赤外線センサーと比べて感度が高く,液体窒素による冷却を考慮しても小型軽量なデバイスが実現可能なため,フィールドワークにも適した装置が実現できるという。同社では,鉱物が種類により赤外光に放出しない波長があることを利用し,このセンサーを航空機や人工衛星に搭載して,上空からの鉱物資源の探索などに利用したいとしている。

半田ごての先端を撮影

同社は256×320画素(30μmピッチ)のセンサーを試作し,実際に鉱物探査に使用できるだけの感度と分解能を確認した。現在のところNETD(温度分解能)は数百mmKとなっているが,今後は米軍などが用いる高感度の水銀カドミウムテル(MCT)センサーと同等の性能を目指し,もう1桁感度を上げていきたいとしている。

課題としては,エピキシタル成長のパラメータと量子ドットの成長との因果関係がすべて解明されておらず,より効率的な条件出しが求められていると共に,ガリウムヒ素基板と信号読み出し用のシリコン基板をバンプを介して張り合わせているため,熱膨張係数の違いにより破損の可能性があること,さらにS/N比を上げることができる周辺構造の開発などがあるという。

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