カルコゲナイドガラス材料は、硫黄（S）、セレン（Se）、テルル（Te）などのカルコゲン元素を主成分とし、しばしば砒素（As）、ゲルマニウム（Ge）、アンチモン（Sb）などの他の元素と結合したユニークなアモルファス化合物の一種です。これらの材料は、卓越した光学的、電気的、熱的特性を示し、先端フォトニクス、赤外光学、相変化メモリ用途に不可欠な材料となっている。
カルコゲナイドガラス材料ポートフォリオ
| 硫化物 | セレン化物 | テルル化物 |
|---|---|---|
| Al2S3 | Ag2Se,Al2Se3 | Bi2Te3, BiSbTe |
| Bi2S3 | Bi2Se3, BiTeSe | CdTe |
| CdS、Ce2S3、CoS2、Cu2S | CaSe、CdSe | GaTe、Ga2Te3 |
| FeS、FeS2 | EuSe | GeTe、Ge2Te3、GeSbTe |
| HfS2 | GeSe2 | HfTe2 |
| In2S3 | HfSe2 | Li2Te |
| Ga2S3、GeS、GeS2 | Li2Se | In2Te3 |
| Li2S | MoSe2 | MoTe2 |
| MoS2 | NbSe2 | NbTe2 |
| SiS2、SnS2 | PbSe | PbTe |
| TaS2、TiS2 | SnSe、SnSe2 | SnTe |
| WS2 | WSe2 | WTe2 |
| ZnS、ZrS2 | ZnSe、ZrSe2 | ZnTe、ZrTe2 |
カルコゲナイドガラスとゲルマニウム：何が違うのか？
ゲルマニウムと比較すると、カルコゲナイドガラスにはいくつかの明確な光学的利点があります。ゲルマニウムが14μmを超えると不透明になるのに対し、カルコゲナイドガラスは、特に2～20μmの領域で、より広い赤外透過窓を示します。さらに、カルコゲナイドガラスは屈折率範囲が高く（1.7-2.4）、分散が著しく低いため、色収差補正や 非熱光学設計に非常に適しています。
さらに、カルコゲナイドガラスは、その分極性成分により卓越した非線形光学特性を示し、ゲルマニウムにはない超コンティニウム発生や 波長可変フォトニックデバイスへの応用を可能にします。厳しい環境下での熱的・化学的安定性と精密成形の適合性により、赤外光学部品や大量生産赤外部品におけるカルコゲナイドガラスの地位はさらに強化され、多くの光学システムにおいて汎用性とコスト効率でゲルマニウムを凌駕しています。
相変化材料であるカルコゲナイドガラスは、電気抵抗と 屈折率の大きな変化を伴うアモルファス状態と結晶状態の間の可逆的な転移を示します。カルコゲナイドガラスは、高い光学コントラスト、高速スイッチング速度（ナノ秒領域）、非揮発性、優れたサイクル耐久性を提供します。これらの特性は、高速不揮発性メモリー、波長可変フォトニックデバイス、赤外線イメージング、ステルス技術などの高度な用途に非常に適しており、制御、保存、応答性を兼ね備えた統合オプトエレクトロニクスシステムにおける独自の価値を示している。
カルコゲナイドガラス材料の用途
カルコゲナイドガラスは、高い光透過性と低分散性を持ち、赤外光ファイバーに最適です。波長3μmを超える信号を伝送する能力があるため、長波長の光通信には不可欠です。また、光導波路や通信システム内の部品にも広く使用されています。
カルコゲナイドガラスは、高いレーザー損傷しきい値と優れた光学特性により、固体レーザー用の有望な材料です。高出力レーザーや超高速レーザーに使用され、高度な光通信や分光用の光変調器にも使用されています。
優れた赤外透過率を持つカルコゲナイドガラスは、赤外レンズ、ウィンドウ、ミラー、イメージングシステムの製造に使用されています。カルコゲナイドガラスは、赤外線イメージング、分光、熱検出技術において重要な役割を果たしています。
カルコゲナイドガラスは、蛍光イメージング、細胞追跡、表面増強ラマン分光法などの生物医学光学に使用されています。また、光熱療法や光線力学療法にも応用されています。さらに、ドラッグデリバリーやバイオセンシング用途にも可能性を示している。
カルコゲナイドガラス材料は、赤外光学とフォトニクスの最前線にあり、幅広い赤外スペクトルにおいて比類のない透明性、波長可変性、設計の柔軟性を提供します。
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