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半導体用語集

硫化カドミウム

英語表記：CdS

　結晶構造：主にウルツ鉱構造をとるが，GaAs（001）面上では閃亜鉛鉱構造をとる。格子定数：a=0.41368nm，c=0.67163nm（ウルツ鉱構造），0.5832nm（閃亜鉛鉱構造）。バンド構造：直接遷移型。エネルギーギャップ：2.58eV（4.2K），2.485eV（293K）（ウルツ鉱構造），2.53eV（LT）（閃亜鉛鉱構造）。有効質量：伝導帯mc*/m₀=0.23，重正孔帯mhh*/m₀=0.7（⊥c軸），～5（//c軸）（ウルツ鉱構造），伝導帯mc*/m₀=0.14（閃亜鉛鉱構造）。比誘電率：ε(0)=10.33（//c），9.35（⊥c），ε∞=5.24（5.86）。励起子束縛エネルギー：30.2meV（A），30.8meV（B）。フォノンエネルギー：LO=37.7，37.4meV，TO=29.7，28.2meV。弾性定数（×10¹¹dyne/cm²）：c₁₁=9.07，c₁₂=5.81，c₄₄=1.504。熱伝導率：0.3W/cm･K。熱膨張係数（×10⁻⁶/K）：5.0（⊥c），3.5（//c）（RT）。融点：1,405℃。
　ガラスマトリックス中にCdS微粒子を形成したり，コロイド溶液中にCdS/ZnS微粒子を作製する研究が進められ，比較的サイズのそろった微粒子の形成が可能である。これらにおいては重正孔，軽正孔による励起子吸収も観測され，粒子サイズによる量子サイズ効果が顕著に観測される。このため，粒子サイズによって異なった色に着色してみえる。CdS/ZnSはtype-Ⅰのヘテロ接合であるが，CdS/ZnSeでは，ZnSeよりCdSの方がエネルギーギャップは小さいが，Sの電気陰性度が大きいためCdSの価電子帯がエネルギー的に下がり，CdS/ZnSeはtype-Ⅱのヘテロ接合となる。CdSはn型の伝導性を示す光伝導感度の高い光検出器となる。
　CdS微結晶中に入れたClが伝導帯から0.03eV位の浅いドナー準位を形成し，電子伝導性を増す。一方，同時にドープしたCuがCd格子位置に入って価電子帯から～1eVのエネルギー位置にアクセプタ準位を形成する。これが正孔の捕獲中心として働き，電子の寿命を長くして光伝導感度の増感中心として働く。これにより数1,000の電流利得がえられ，応答速度が問題とならない領域，たとえばカード読み取り器，カメラの自動露出機構，フォトカプラなどに広く利用されている。

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