CN100481531C

CN100481531C - 发光体和包含它的电子束检测器、扫描型电子显微镜、质量分析装置

Info

Publication number: CN100481531C
Application number: CN200310101513.3A
Authority: CN
Inventors: 高木康文; 新垣実; 内山昌一; 近藤稔; 水野到
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: CN1497657A; US20040129891A1; US7030388B2; JP2004131567A

Abstract

本发明涉及一种响应速度快、并发光强度高的发光体等。该发光体包括：基板、及设置在该基板的一个面上的氮化物半导体层。该氮化物半导体层由于射入电子而发出荧光。所产生的荧光中至少一部分透过基板，从该基板的另一面射出。该荧光的产生，是因电子射入氮化物半导体层的量子井结构，并由此所生成的电子与空穴的成对的再结合而引起，其响应速度在nsec等级以下。另外，该荧光的发光强度能获得与已有的P47荧光体相同程度的强度。即，该发光体具有的响应速度及发光强度充分适用于扫描型电子显微镜及质量分析装置。

Description

发光体和包含它的电子束检测器、扫描型电子显微镜、质量分析装置

技术领域

本发明涉及发光体和包含该发光体的电子束检测器、扫描型电子显微镜、及质量分析装置。

背景技术

已有的电子束检测器，在计测高强度的电子束时，计测该电子束引起的电流值而进行电子束的检测。而另一方面，在计测较低强度的电子束时，已有的电子束检测器因电子束产生的电荷量少所以不能很好地检测电子束。因此，例如，用于扫描型电子显微镜(SEM)的电子束检测器通过对试样面照射电子束收集该试样面上产生的二次电子，对荧光体照射该所收集到的二次电子，用光电倍增管(光检测器)计测该荧光体产生的荧光。作为这样的荧光体，所知道的有图1示出的各种荧光体。还有，这些荧光体中，作为一个例子P47的用电子束照射产生的发光强度(CL强度)示于图2。该图2中，横轴为波长(nm)、纵轴为CL强度(任意单位)，P47荧光体的CL强度的峰值波长约为430nm。

近些年，在扫描型电子显微镜及质量分析装置的领域中，要求发光强度高、并响应速度快的荧光体。之所以这样，是因为在例如扫描型电子显微镜上，若荧光体的响应速度快，由此就能使扫描速度加快，能使装置的性能显著提高的缘故。

发明内容

本专利的发明者们研讨上述的已有技术，发现以下的课题。

即，在图1所示已有的荧光体中，难以获得适合于扫描型电子显微镜及质量分析装置的、足够的响应速度(μsec等级)。又，在能获得良好的响应速度的为数不多的荧光体中，GaAsP发光体因发光强度低，不适宜用于扫描型电子显微镜等装置。

本发明是为解决上述课题而作成的，其目的在于，提供响应速度快、并发光强度高的发光体之同时，还提供分别采用该发光体的电子束检测器、扫描型电子显微镜、及质量分析装置。

本发明的发光体，为将射入的电子变换成荧光的发光体，至少包括基板和氮化物半导体层。上述基板对于荧光为透明的材料。上述氮化物半导体层设在所述基板的一个面上，最好具有利用电子的射入产生荧光的量子井结构。该量子井结构通过将多层阻挡层和多层井层互相层叠而构成。

该发光体中，设在基板的一面上的氮化物半导体层当由于电子的射入而发出荧光时，该荧光中至少一部分透过基板，从基板的另一面射出。由于电子射入氮化物半导体层的量子井结构，引起由此生成的电子和空穴成对的再结合而产生该荧光。其响应速度在μsec等级以下。另外，该荧光的发光强度可获得与已有的P47荧光体相同程度的强度。即，该发光体具有的响应速度及发光强度足够适用于扫描型电子显微镜、及质量分析装置。

另外，上述量子井结构的井宽(井层的厚度)最好在4nm以下。这时，得到的发光体能发出大于所需的发光量的荧光。

本发明的电子束检测器，具有上述结构的发光体和光检测器。上述光检测器对发光体发出的荧光有敏感性。

上述电子束检测器中，通过将从上述发光体发出的荧光引导到光检测器的光射入面上，从而能计测电子束。即，能利用需要足够的响应速度及发光强度的荧光来计测电子束。另外，通过将该电子束检测器应用于扫描型电子显微镜及质量分析装置，能提高这类显微镜等装置的性能。

附图的简单说明

图1为表示已有荧光体的各种特性的表。

图2为表示P47荧光体的发光特性的曲线。

图3A及3B分别为表示本发明的发光体的一实施例构成的断面图、及表示氮化物半导体层的量子井结构的断面图。

图4表示具有InGaN/GaN的量子井结构的发光体的响应特性曲线。

图5A及5B作为本发明的发光体的具体示例，为表示试样1的发光体的发光特性曲线。

图6A及6B作为本发明的发光体的具体示例，为表示试样2的发光体的发光特性曲线。

图7A及7B作为本发明的发光体的具体示例，为表示试样3的发光体的发光特性曲线。

图8A及8B作为本发明的发光体的具体示例，为表示试样4的发光体的发光特性曲线。

图9A及9B作为本发明的发光体的具体示例，为表示试样5的发光体的发光特性曲线。

图10A及10B作为本发明的发光体的具体示例，为表示试样6的发光体的发光特性曲线。

图11A及11B为表示比较例1的发光体的发光特性曲线。

图12A及12B为表示比较例2的发光体的发光特性曲线。

图13A及13B为表示比较例3的发光体的发光特性曲线。

图14A及14B为表示比较例4的发光体的发光特性曲线。

图15A及15B为表示比较例5的发光体的发光特性曲线。

图16A及16B为表示比较例6的发光体的发光特性曲线。

图17为试样1～6的发光体及比较例1～6的发光体的各个发光体的参数汇总表。

图18为有InGaN/GaN量子井结构的发光体与已有发光体的发光量比较曲线。

图19为表示有InGaN/GaN量子井结构的发光体的井宽和发光强度间关系的曲线。

图20为对于各种基板材料，透过波长(nm)和带隙(eV)的汇总表。

图21为表示本发明的电子束检测器一实施例的构成的断面图。

图22为表示采用图21所示电子束检测器的扫描型电子显微镜(本发明的扫描型电子显微镜)的构成图。

图23为表示采用图21所示电子束检测器的质量分析装置(本发明的质量分析装置)的构成图。

具体实施方式

下面利用图3A～3B、4、5A～16B、及17～23详细说明本发明的发光体、电子束检测器、扫描型电子显微镜、及质量分析装置的各实施例。又，在附图的说明中，对于同一或等同的要素标注同一符号，不再赘述。

图3A为表示本发明的发光体的一实施例的构成断面图，图3B为表示氮化物半导体层中量子井结构的断面图。发光体10如图3A所示包括基板12、和设在基板表面12a上的氮化物半导体层14。该基板12的材料为蓝宝石，具有能透过波长约170nm以上的光的性质。在本实施例中，氮化物半导体层14具有3层结构，从基板12侧开始向最上一层依次将In_xGa_1-xN(0≤x≤1)缓冲层14A、添加Si的GaN层14B、InGaN/GaN的量子井结构层14C层叠起来。如图3B所示，该InGaN/GaN的量子井结构层14C具有InGaN阻挡层141和厚度W(井宽)的GaN井层142相互层叠成量子井结构。该量子井结构层一被电子束照射就发出波长415nm左右的荧光。即，电子束一射到量子井结构，就成对形成电子和空穴，其在量子井内再结合的过程中发出荧光。

而且，所产生的荧光(有比波长170nm长的波长)中至少一部分透过基板12，从基板表面12a的背面(基板背面)12b射出。又，在本说明书中，所谓“量子井结构”，除了图3B所示的一般的量子井结构之外，还包括量子线结构、量子点结构。又，在本说明书中，所谓“氮化物半导体层”，作为III族元素Ga、In、Al中至少包含1种，作为主要的V族元素是含氮的化合物。

以下，说明氮化物半导体层14的量子井结构层14C。

首先说明InGaN/GaN的量子井结构层14C的响应特性。图4为表示具有InGaN/GaN量子井结构的发光体的响应特性曲线。在该图4中，曲线G410表示具有InGaN/GaN的量子井结构的发光体的响应特性，曲线G420表示作为比较例具有体(bulk)结构的已有的GaN发光体的响应特性。在图4中，横轴为时间(μsec)、纵轴为在时间0附近射入脉冲状电子束时的响应输入(任意单位)。从该图4可知，具有InGaN/GaN的量子井结构的发光体响应速度S1(曲线G410的斜率)为nsec等级，体结构的GaN发光体的响应速度S2(曲线G420的斜率)为10μsec等级。

接着，说明InGaN/GaN的量子井结构层14C的发光特性。发明者们为了调查InGaN/GaN的量子井结构的发光特性，测定了阴极发光(CL)强度、及光致发光(PL)强度。以下说明该测定实验。

(试样1)

说明供该测定实验用的发光体10的制造方法。首先，将蓝宝石基板12导入有机金属气相成长(MOCVD)装置的成长室，通过在氢气气氛中，进行1050℃、5分钟的热处理。净化蓝宝石基板表面12a。然后，在基板温度降至475℃后，在该基板12上堆积成厚度25nm的InGaN缓冲层14A。其后，基板温度升温至1075℃，在该基板12上成长成厚度2.5μm的GaN层14B。然后，基板温度降至800℃，形成In_xGa_1-xN(x＝0.13)/GaN的量子井结构层14C。该InGaN/GaN的量子井结构层14C的井宽W为4nm，阻挡层的厚度为10nm，而井的数量为11。井层142及阻挡层141中添加了1.8×10¹⁸cm^-3的Si。还有，井的数量并不限于11，也可根据射入的电子束的加速电压而作适当调整。又，阻挡层141的厚度也不限于10nm，只要是能够充分地将电子关闭在井层142中即可。

该试样1中，三甲镓(Ga(CH₃)₃:TMGa)用于Ga源、三甲铟(In(CH₃)₃:TMIn)用于In源、甲硅烷(SiH₄)用于Si源，但也可以用其它的有机金属原料(例如：三乙镓(Ga(C₂H₅)₃:TEGa)、三乙铟(In(C₂H₅)₃:TEIn)等)及其它的氢化物(例如乙硅烷(Si₂H₄)等)。

作为上述方法制造的发光体10的具体例，试样1的电子束(CL)强度及光致发光(PL)强度的测定结果为图5A及5B。对PL强度的测定作为激发光使用He-Cd光。

还有，该试样1的发光体的制造，采用有机金属气相成长装置，也可用氢化物气相成长(HVPE)装置，或分子束外延(MBE)装置。另外，各成长温度取决于试验所用装置，并不限于试样1的上述温度。还有，可用InGaN作缓冲层14A，但缓冲层14A作为III族元素，In、Al、Ga中至少含一种以上，作为主要的V族元素可从含N的氮化物半导体材料中适当选择。

另外，各层的膜厚、Si掺杂重量并不限于上述的量，但上述的量较为合适。将GaN层14B层叠作为缓冲层14A，但GaN层以外，作为III族元素，In、Ga、AI中至少包含一种以上，作为主要的V族元素是含N的氮化物半导体，能从对于量子井结构14C的发光波长具有透明的带隙的氮化物半导体中适当选择。还有，虽在GaN层14B、InGaN/GaN的量子井结构层14C中添加了Si，但并不限于此，也可添加其它的杂质(例如Mg)，另外，根据需要也可以不添加。

(试样2)

图6A及6B作为本发明的发光体的具体例子，为表示试样2的发光体的发光特性曲线。具体为，图6A表示试样2的CL强度，图6B表示试样2的PL强度。

该试样2为将所述试样1的InGaN/GaN的量子井结构层的井宽改变成2nm的发光体。其它的构成与试样1的发光体相同。

(试样3)

图7A及7B作为本发明的发光体的具体例子，为表示试样3的发光体的发光特性曲线。具体为，图7A表示试样3的CL强度、图7B表示试样3的PL强度。

该试样3为将上述试样1的InGaN/GaN的量子井结构层的井宽改变成6nm的发光体。其它的构成与试样1的发光体相同。

(试样4)

图8A及8B作为本发明的发光体的具体例子，为表示试样4的发光体的发光特性曲线。具体为，图8A表示试样4的CL强度、图8B表示试样4的PL强度。

该试样4为将上述的试样1的In混晶比(x)变为0.07的发光体。其它的构成和试样1的发光体相同。

(试样5)

图9A及9B作为本发明的发光体的具体例子，为表示试样5的发光体的发光特性曲线。具体为，图9A表示试样5的CL强度，图9B表示试样5的PL强度。

该试样5为将上述试样1的In混晶比(x)变成0.10后的发光体。其它的构成与试样1的发光体相同。

(试样6)

图10A及10B作为本发明的发光体的具体例子，为表示试样6的发光体的发光特性曲线。具体为，图10A表示试样6的CL强度、图10B表示试样6的PL强度。

该试样6为将上述试样1的In混晶比(x)变成0.14的发光体。其它的构成与试样1的发光体相同。

以下，说明上述试样1～6的比较例。

(比较例1)

图1IA及11B为表示比较例1的发光体的发光特性曲线。具体为，图11A表示比较例1的CL强度，图11B为表示比较例1的PL强度。

该比较例1为没有上述试样1的量子井结构层14C的发光体，为GaN层14B中没有添加Si的发光体。

(比较例2)

图12A及12B为表示比较例2的发光体的发光特征曲线。具体为，图12A表示比较例2的CL强度，图12B表示比较例2的PL强度。

比较例2为没有上述试样1的量子井结构层14C的发光体，为GaN层14B中添加了1.4×10¹⁷cm^-3的Si的发光体。

(比较例3)

图13A及13B为表示比较例3的发光体的发光特性曲线。具体为，图13A表示比较例3的CL强度，图13B表示比较例3的PL强度。

该比较例3为上述比较例2的Si掺杂量变为2.8×10¹⁷cm^-3的发光体。

(比较例4)

图14A及14B为表示比较例4的发光体的发光特性曲线。具体为，图14A表示比较例4的CL强度，图14B为表示比较例4的PL强度。

该比较例4为上述比较例2的Si掺杂量变为1.4×10¹⁸cm^-3的发光体。

(比较例5)

图15A及15B表示比较例5的发光体的发光特性曲线。具体为，图15A表示比较例5的CL强度，图15B表示比较例5的PL强度。

该比较例5为上述比较例2的Si掺杂量变为2.8×10¹⁸cm^-3的发光体。

(比较例6)

图16A及16B为表示比较例6的发光体的发光特性曲线。具体为，图16A表示比较例6的CL强度，图16B表示比较例6的PL强度。

该比较例6为上述比较例2的Si掺杂量变为6.8×10¹⁸cm^-3的发光体。

还有，图5A～16A所示的曲线横轴均为发光波长(nm)，纵轴均为CL强度(任意单位)。另外，图5B～16B所示的曲线横轴均为发光波长(nm)，纵轴均为PL强度(任意单位)。另外，图17为将上述的试样1～6的发光体及比较例1～6的发光体的各参数汇总后的表。

从以上的测定结果可知，具有InGaN/GaN量子井结构的发光体(试样1～6)中，CL强度受能带间的发光支配(参照图5A～10A)。另外，知道已有的GaN发光体(比较例1～6)中，CL强度虽然Si的掺杂量增大时，能带间的发光也增大，但是，即使Si添加到6.8×10¹⁸cm^-3的程度，仍是受极低层次(deep level)的发光(通过带隙内的能级后发光)支配(参照图11A～16A)。

即，可以认为，具有上述InGaN/GaN量子井结构的发光体响应速度变快是由于受能带间的发光支配的缘故，已有的体结构的GaN发光体因为是受极低层次的发光支配，所以响应速度慢。

再有，发明者们测定了从具有InGaN/GaN量子井结构的发光体射出的荧光的发光量，和已有发光体的发光量(任意单位)比较(参照图18)。在该图18中，记号“◆”表示P47荧光体的发光强度，记号“■”表示GaAsP发光体的发光强度，记号“×”表示GaN发光体的发光强度，记号“*”表示具有InGaN量子井结构的发光体的发光强度。从图18可知：有InGaN/GaN量子井结构的发光体的发光强度(平均约7.20×10¹²)比体结构的GaN发光体的发光强度(平均约4.81×10¹²)大了许多，与发光强度高的P47发光体的发光量为相同程度。另外，还知道有InGaN/GaN量子井结构的发光体与得到良好响应特性的GaAsP发光体的发光强度(9.8×10¹⁰)相比是将近100倍的发光强度。

又，从测定结果(图5B～16B)所知，PL强度对于具有InGaN/GaN量子井结构的发光体(试样1～6)及已有的体结构的GaN发光体(比较例1～比较例6)都是受能带间发光支配的。这样，已有的体结构的GaN发光体在CL上受极低层次的发光支配，而在PL上受能带间的发光支配。其理由可以认为是由于PL的激发密度(每单位面积生成的载流子密度)比CL的激发密度大4～5数量级，及在PL中极低层次的能级的载流子饱和，能带间发光成为支配的缘故。

再者，不能确认有量子井结构的发光体的发光强度的对Si掺杂量的依附性。

如上所述，发明者们努力研究的结果发现，有InGaN/GaN量子井结构的发光体响应速度比已有的体结构的GaN基板快。另外，还发现，有InGaN/GaN量子井结构的发光体的发光强度比已有的体结构的GaN发光体或P47荧光体的发光强度大或相等。而且具有InGaN/GaN量子井结构的发光体都有足够的响应速度及发光强度用于扫描型电子显微镜、质量分析装置。即，可以说，具备有InGaN/GaN量子井结构层14C的氮化物半导体层14的发光体10比已有的荧光体更适于作为应用于扫描电子显微镜、质量分析装置等的发光体。

再者，在氮化物半导体层14的InGaN/GaN的量子井结构中，最好量子井的井宽W在4nm以下。这里，图19表示氮化物半导体层14的InGaN/GaN的量子井结构的井宽W和CL强度间的关系。该图19中，横轴为井宽W(nm)，纵轴为照射规定量的电子束时的发光强度(任意单位)。从图19可知，井宽W为6nm的场合发光强度小于1×10¹²，相反，井宽W在4nm以下时，发光强度都为1×10¹²以上，所以从发光体10能获得更为实际适用的荧光。

另外，基板12和量子井结构层14C的材料的组合除了蓝宝石和InGaN/GaN的量子井结构以外还可以是其它的各种组合，以下对其组合进行说明。图20为表示对于各种基板材料，透过波长(nm)和带隙(eV)间的关系的表。

图20所示的材料为透过波长较短的材料，也有透过可见光区域的所有的光的材料(例如AlN)。

另外，量子井结构层14C的材料可以从由In_xAl_yGa_1-x-yN(x≤1、y≤1、x+y≤1)和In_aAl_bGa_1-a-bN(a≤1、b≤1、a+b≤1)所构成的、有量子井结构的氮化物半导体中适当地选择。由此，除了上述的量子井结构层14C(InGaN/GaN的组合)以外，例如InGaN/AlGaN、或InGaN/InGaN、GaN/AlGaN等组合也是可能的。

以上的基板材料和量子井结构层的材料的组合中，量子井结构层14C发出的荧光的波长必须比基板12的透过波长长。即，通过选择比量子井结构层14C发出的荧光的波长短的透过波长的基板材料，还是选择发出比基板15的透过波长长的波长的荧光的量子井结构层14C的材料，荧光从基板背面12b射出。

下面说明采用上述发光体10的电子束检测器20(本发明的电子束检测器)。

图21是表示本发明的电子束检测器一实施例的构成的断面图。该电子束检测器20中，将射入的电子变换成荧光的发光体10和光检测器30的光入射面I通过光学构件(导光构件)22光学地结合。另外，电子束检测器20中，发光体10和光检测器30通过光学构件22物理性地连接，成为一体。更具体地为，将由荧光透过特性的材料组成的光学构件22粘贴在光入射面I上，发光体10被安装在该光学构件22上。光学构件22为光导纤维板(FOP)等光导向构件，此外，也可以是将发光体10上产生的荧光会聚在光射入面I上的透镜。

具有荧光透过特性的粘接层(粘接剂：树脂)AD2介于光学构件22和光检测器30之间，利用粘接层AD2固定光学构件2和光检测器10之间的相对位置。

光学构件22是玻璃板，SiN层ADa及SiO₂层ADb形成于发光体10的基板背面12b上，SiO₂层ADb和光学构件22的玻璃板被热熔在一起。由于SiO₂层Adb也和玻璃板一起成为硅氧化物，它们通过加热能热熔在一起。另外，SiO₂层ADb利用溅射法等能在SiN层ADa上形成，并且相互间的结合力也大。

SiN层ADa同样利用溅射法等形成于发光体10之面上，但因相互间的结合力大，结果粘接层AD1将发光体10与光学构件22粘接。另外，SiN层ADa也起着作为反射防止膜的作用，SiN层ADa抑制由于电子束的射入在发光体10内产生的荧光向发光体10方向反射。还有，粘接层AD1、AD2作为一个整体的各自的折射率为1.5。

在具有这种结构的电子束检测器20中，由于电子束的射入荧光体10内产生的荧光通过具有荧光透过持性的材料组成的粘接层AD1，射入光学构件22，依次透过光学构件2及粘接层AD2，到达光检测器30的光射入面I。

再者，图21所示的光检测器30为光电倍增管。该光检测器30具备真空容器，该真空容器由金属侧管30a、堵塞侧管30a的顶部的开口的光射入窗(面板)30b、堵塞侧管30a的底部的开口的护板30c组成。该真空容器内，配置着形成于光射入窗30b的内面上的光电阴极30d、电子倍增部30e、阳极A。

光射入面I是光射入窗30b的外面，射入光射入面I的荧光透过光射入窗30b射入至光电阴极30d，光电阴极30d根据荧光的射入向上述真空容器内部方向释放出光电子(光电变换)。该电子通过微通道板(micro channel plate)或网型的倍增器电极组成的电子倍增部30e进行倍增，由阳极A收集。

阳极A收集的电子通过贯穿护板30c的插针30p引出至光检测器30的外部。还有，插针30p的数量为多个，通过各插针30p将规定的电位加在电子倍增部30e上。还有，金属侧管30a的电位为0V，光电阴极30d与侧管30a电气连接。

上述电子束检测器20也可用于扫描型电子显微镜(SEM)及质量分析装置。

图22为表示本发明的扫描型电子显微镜主要部分的构成图。该扫描型电子显微镜包括上述电子束检测器20。电子束e1照射在试样SM上的同时当扫描该试样SM的表面时，从试样SM的表面就放出二次电子，将其作为电子束e2导向电子束检测器20。电子束检测器20中，由于电子束e2的射入从插针30p输出电气信号。

即，该扫描型电子显微镜在真空室50内具备电子束检测器20的至少其中的发光体10。该扫描型电子显微镜，通过利用电子束e1扫描配置在真空室50内的试样SM的表面，从试样SM产生二次电子，该二次电子被引入电子束检测器20。即，扫描型电子显微镜是一种使电子束e1的扫描位置与电子束检测器20的输出同步、拍摄试样SM的图像的装置。而在应用电子束检测器20的扫描型电子显微镜上，因为电子束检测器20的发光体10的响应速度为nsec等级及高速，故要使扫描速度显著提高是可行的。

图23表示本发明的质量分析装置主要部分的构成图。

该质量分析装置具备上述电子束检测器20。适当的电位施加在孔眼AP上之同时，处于相对于孔眼AP、与分离部AZ相反一侧的第1倍增器电极DY1上也被施加负电位时，位于分离部AZ内的正离子通过孔眼AP与第1倍增器电极DY1冲撞。随着该冲撞从第1倍增器电极DY1的表面发出二次电子，该二次电子作为电子束e3被导向电子束检测器20。

还有，正电位施加在第2倍增器电极DY2上，在从分离部AZ引出负离子的场合，该负离子与第2倍增器电极DY2冲撞。随着该冲撞同时从第2倍增器电极DY2的表面发出二次电子，该二次电子作为电子束e3被导向电子束检测器20。由于电子束e3的射入从插针30p输出电气信号。

质量分析装置虽然有各种类型，但都是根据质量在时间或空间上将离子分离的装置。

当将分离部AZ设为飞行管时，由于根据质量不同、离子通过飞行管内部的时间各异，结果是到达倍增器电极DY1或DY2的时间各异。因而，只要监视从插针30p输出的电流值的时间变化就能判明各种离子的质量。即，就变成在每一段时间上该电流值表示各种质量的离子的量。

假设分离部AZ为利用磁场根据质量改变各离子的飞行轨道的构件，由于可改变分离部AZ的磁通密度，故通过孔眼AP的离子每一质量都不同。因而，只要监视从插针30p输出的电流值的随时间变化便可判明各离子的质量。即，扫掠磁通密度或扫描孔眼AP的位置，该电流值就变成表示在每一段时间上各种质量的离子的量。

如上所述，上述质量分析装置，包括：配置电子束检测器20中的至少化合物半导体基板1的真空室50；将该真空室50内的试样产生的离子根据其质量在空间或时间上进行分离的分离部AZ；及照射经分离部AZ分离后的离子的倍增器电极DY1、DY2。由于离子射入倍增器电极DY1、DY2，从倍增器电极DY1、DY2产生的二次电子e3被导入电子束检测器20，根据该电子束检测器20的输出进行分析上述试样的质量。这样，在采用电子束检测器20的质量分析装置上，因为该电子束检测器20中发光体10的响应速度为nsec等级并高速，所以要使质量分辨能力显著提高是可能的。

还有，本发明并不限于所述的实施例，可作各种变形。例如，氮化物半导体层14，其一部分可以为量子井结构、或其整体可以为量子井结构。另外，光检测器30，除了光电倍增管外，还可以为例如雪崩式光电二极管(APD)。还有，光学构件不限于直线形状，也可以是曲线形状，另外尺寸也能适当作变更。

如上所述，按照本发明可以获得一种响应速度快，并发光强度高的发光体，该发光体能用于电子束检测器、扫描型电子显微镜、及质量分析装置等电子设备上。

Claims

1、一种发光体，这种发光体将射入的电子变换成荧光，其特征在于，它包括以下部分：

入射面，用于将所述射入的电子取入所述发光体内；

发射面，用于将在所述发光体内从所述射入的电子变换成的荧光的至少一部分输出，该发射面与所述入射面相对；

基板，对于所述的荧光为透明，该基板具有第一面和与该第一面相对且作为所述发射面的第二面；及

氮化物半导体层，以覆盖所述基板的所述第一面整体的状态设在所述基板的所述第一面上，该氮化物半导体层具有作为所述入射面的露出面且包括利用所述电子的射入发出所述荧光的量子井结构。

2、如权利要求1所述的发光体，其特征在于，

所述量子井结构的井宽为4nm以下。

3、一种电子束检测器，其特征在于，包括：

如权利要求1所述的发光体、及

对所述发光体发出的荧光有敏感性的光检测器。

4、一种扫描型电子显微镜，具有：

电子束检测器，该检测器包含如权利要求1所述的发光体、及对该发光体发出的荧光具有敏感性的光检测器；及

真空室，至少所述发光体设置在其内部，

其特征在于，

该扫描型电子显微镜，通过用电子束扫描配置在所述真空室内的试样的表面，将从所述试样产生的二次电子导向所述电子束检测器，通过所述试样的扫描位置与所述电子束检测器的输出一一对应，从而拍摄到所述试样的图像。

5、如权利要求4所述的扫描型电子显微镜，其特征在于，

所述发光体的所述量子井结构的井宽为4nm以下。

6、一种质量分析装置，具有：

电子束检测器，该检测器包含如权利要求1所述的发光体、及对该发光体发出的荧光具有敏感性的光检测器；

真空室，至少所述发光体配置在其内部；

分离部，将从所述真空室内的试样产生的离子根据其质量在空间或时间上进行分离；及

倍增器电极，受到被所述分离部分离出的离子的照射，

其特征在于，

该质量分析装置，将由于离子射入所述倍增器电极而在其上产生的二次电子导向所述电子束检测器，根据所述电子束检测器的输出进行所述试样的质量分析。

7、如权利要求6所述的质量分析装置，其特征在于，

所述发光体的所述量子井结构的井宽为4nm以下。

8、如权利要求1所述的发光体，其特征在于，

所述量子井结构配置成覆盖所述基板的第一面整体。