CN112166487A - 层叠型辐射光源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够将辐射红外光调节至非常窄带的辐射光源。通过使由等离子体材料构成的等离子体反射层、由绝缘体构成的谐振器层以及部分反射层依次层叠，从而形成层叠型辐射光源，所述部分反射层是自由界面、超薄膜金属层、使折射率不同的层交替层叠而成的分布反射层中的任一种。在此，作为分布反射层的最外层的材料，若使用例如SiC等具有高耐温性的材料，则例如能够在550℃以上的高温条件下进行动作。

Description

层叠型辐射光源
技术领域
本发明涉及一种辐射光源，该辐射光源由层叠了传导体和绝缘体材料的简单结构构成，能够廉价且大面积地制造，并且具有窄带化等波长控制性，例如适合于红外线加工用途。进而，根据需要，通过在传导体、绝缘体材料中的至少一部分中使用高耐温性材料，从而能够制成能够在高温条件下长时间稳定使用的辐射光源。
背景技术
物质分别具有固有的吸收光谱，但通过照射该物质具有高吸收的特定波长的光，从而能够进行高效率的干燥、退火处理、成型加工等。另外，向气体照射与气体分子所固有的吸收波长相匹配的窄带的光，根据存在于光路中的气体的吸收的大小，能够监视气体分子的存在量。
在前者的用途中，假定应用于辊对辊的印刷、涂装或树脂的干燥工序中。例如，通过照射与溶剂所具有的吸收波长相匹配的波长的红外光，能够抑制不必要的升温，并且实现节能且高速的溶剂干燥。另外，产品、加工装置内不被过度加热，就能够进行劣化被加以抑制的高精度成型、反应、产品加工。
在后者的用途中，在非分散型红外吸收法(NDIR)等中，通过与作为目标的被检气体固有的红外吸收波长相匹配地照射充分窄带的红外线，能够以良好的选择性检测想要检测的气体。辐射的红外线的波长宽度越为窄带，越能够准确且选择性地测定气体分子的吸收，分子种类的鉴定精度以及测定的灵敏度提高。在图1中示出了这种现有设备的结构及其辐射光谱的例子。
作为波长选择型红外辐射光源，已报告一种结构，通过对三维凹凸结构(非专利文献1和专利文献1、2)、实施了二维微细加工的金属-绝缘体-金属结构(MIM结构)(专利文献3)进行加热，从而使特定波长的红外线热辐射。但是，在利用三维凹凸结构的衍射光栅型元件中，即使是窄带，结构也复杂且不适合大面积制造，放射的方向也未必一定与加热器面垂直，存在波长与放射角度都大幅变化的问题。另外，在进行了二维图案化的MIM结构型中，即使波长的半宽度(full width)窄，也停留在放射波长的10％左右，不适于需要高波长选择性的用途。特别是在作为气体传感器使用的情况下，与气体分子的吸收带宽相比，辐射的波长宽度过宽，因此与目标以外的气体分子信号的分离存在问题。
另一方面，报告了一种窄带辐射光源(非专利文献2)，该窄带辐射光源在层叠型分布反射器与等离子体反射层之间形成了共振结构。另外，还报告过类似结构。然而，本申请的发明人在面对窄带辐射光源的实用化的研究过程中，对非专利文献2中公开的那样的辐射光源进行了具体的研究，结果发现，若使Si层叠于Au、Ag，则由于层间的密合性、热膨胀，在300℃左右发生剥离，因此难以实用化，另一方面，若使用Ti、Cr等的接合层，则虽然接合性提高，但等离子体特性恶化，辐射特性也恶化。另外，在大气侧的最外层配置金属的情况下(非专利文献3)、在容易氧化的Si、Ge等的半导体层处于最外层的情况下，还发现了以下问题：在大气中的高温动作中发生材料的物性变化，放射波长因动作温度而变化，或无法保证长时间的稳定动作等。另外，进一步研究的结果发现，若将掺杂了Si、Ge、ZnO等的半导体材料、窄间隙半导体用作构成材料，则因基于热激发导致的载流子的生成，中远红外频带的光学特性发生变化，因此伴随升温，也存在红外辐射光谱发生变化的情况。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，将能调节带宽但根据需要能够具有比出射波长窄一位数或两位数或更窄的半宽度的辐射光源元件，作为不使用三维、二维纳米/微图案化而仅基于简单的层叠结构而成的简单且大面积的辐射体来实现。进而，若适当地选择材料，则即使在高温条件下该元件也能够稳定且长寿命地动作。
解决问题的技术手段
根据本发明的一个方面，提供一种层叠型辐射光源，其中设置有：等离子体反射层；谐振器层，与所述等离子体反射层相邻地设置，所述谐振器层由绝缘体的层构成；以及分布反射层，设置于所述谐振器层的与所述等离子体反射层相反的一侧，所述分布反射层由折射率互不相同的多种绝缘体层交替层叠构成，通过对所述等离子体反射层进行加热，从而使红外光从所述分布反射层向外部辐射。
在此，构成所述分布反射层的所述多种绝缘体层中的至少一个可以具有高耐温性。
根据本发明的另一个方面，提供一种层叠型辐射光源，其中设置有：金属全反射层；谐振器层，与所述金属全反射层相邻地设置，所述谐振器层由绝缘体的层构成；以及部分反射层，设置于所述谐振器层的与所述金属全反射层相反的一侧，并将入射光的一部分反射，所述金属是在使用的波长条件下复介电常数的实部为负的光学金属材料，通过对所述金属全反射层进行加热，从而使红外光从所述部分反射层向外部辐射。
在此，所述部分反射层也可以是由所述谐振器层的与所述全反射层相反的一侧的表面所形成的所述谐振器层与外部空间的界面。
另外，所述部分反射层也可以是将入射光的一部分反射的金属层。
另外，将所述入射光的一部分反射的金属层可以具有高耐温性。
另外，所述部分反射层也可以是由折射率互不相同的多种绝缘体层交替层叠构成的分布反射层。
另外，所述多种绝缘体层中的至少一个可以具有高耐温性。
另外，形成所述谐振器层的绝缘体的层与所述分布反射层中折射率低的绝缘体层可以由相同材料构成。
另外，形成所述谐振器层的绝缘体的层与所述分布反射层中折射率低的绝缘体层也可以由不同材料构成。
另外，构成所述分布反射层的所述多种绝缘体层的折射率中，高折射率可以是低折射率的1.3倍以上。
另外，构成所述分布反射层的所述多种绝缘体层中，至少与大气接触的绝缘体层可以由氧化物或SiC构成。
另外，所述分布反射层中折射率低的绝缘体层的材料可以选自由SiO2、Al2O3以及Si3N4组成的组，所述分布反射层中折射率高的绝缘体层的材料可以选自由Si、Ge、SiC、Ta2O5、Nb2O5以及HfO2组成的组。
另外，所述等离子体反射层或所述金属全反射层可以具有高耐温性。
另外，所述等离子体反射层或所述金属全反射层可以从由复介电常数的实部具有负值的LaB6、Au、W、Mo、Cu合金、Al合金、Ni合金、以及复介电常数的实部在红外频带内具有负值的金属氮化物、金属碳化物、导电性金属氧化物、碳化硅、氧化硅、氧化铝、金属硼化物组成的组中选出。
另外，所述金属碳化物可以选自由TiC和TaC组成的组。
另外，所述等离子体反射层或所述金属全反射层也可以选自由复介电常数的实部具有负值的TiN和TaN组成的组。
另外，所述等离子体反射层或所述金属全反射层也可以是复介电常数的实部具有负值的透明导电性氧化物。
另外，所述等离子体反射层或所述金属全反射层也可以由FOM为1以上的材料构成。
另外，在所述等离子体反射层或所述金属全反射层的与谐振器层相反的一侧设置有基板，可以经由所述基板对所述等离子体反射层或所述金属全反射层进行加热。
另外，所述基板或所述基板表面由具有电阻的导电体构成，所述加热可以通过对所述基板通电来进行。
另外，所述基板可以包含N型掺杂SiC。
另外，也可以通过对所述等离子体反射层或所述金属全反射层通电来进行所述加热。
发明效果
在本发明的辐射光源中，通过适当选择层叠结构的种类、各层叠膜的厚度，从而能够使其热辐射光谱的波长宽度灵活地变化。因此，与加热对象的吸收光谱相匹配、或者根据使用目的，能够得到最佳的加热用辐射光谱。另外，由于该辐射光谱比现有的黑体或灰色体加热器窄，因此在干燥、加热加工中能够降低加工对象的温度，能够减少高温对产品的损伤，能够防止气化后的溶剂的起火。另外，本发明的辐射光源具有简单的层叠结构，不需要使用基于光刻的微细加工，能够仅通过成膜来制作，因此，加热加热器的大面积化和廉价化变得容易。
另外，通过将层叠型分布反射器部分的最外层设为氧化物绝缘体或SiC等高耐温绝缘体材料，从而即使在截至550℃、进一步截至600℃左右为止，优选截至800℃左右为止、更优选截至1000℃左右为止，或者在其以上的大气中的高温动作下，也能够抑制由氧化引起的折射率变化、结构变化，能够进行温度依赖性得以抑制的长时间稳定动作。在此，高耐温是指，在大气中、在上述温度范围即550℃、进而为600℃左右、优选为800℃左右、更优选为1000℃左右，或者在其以上的条件下，也不会产生影响本发明的层叠型辐射光源的重复动作的由氧化引起的折射率变化、结构变化。另外，通过将薄膜谐振器部分的材料设为绝缘体，从而能够抑制由热激发引起的光学传导度变化，能够抑制共振波长(放射波长)的温度变化和随时间的变化。进而，通过将等离子体反射层表面的等离子体材料设为高熔点的等离子体性的金属、合金、金属碳化物或金属硼化物等的导电性陶瓷，从而同样能够进行高温条件下的长寿命动作。在加热炉、传感器等需要指向性的用途的情况下，通过将分布反射器的层叠循环设为三个循环以上，并且从金属氧化物、碳化物、硼化物等中选定热膨胀系数为相同程度且密合性良好的材料的组合，从而能够实现高指向性的发光元件。
附图说明
图1(左)是通过光刻而实施了二维图案化的现有型波长选择辐射光源的例子。图1(右)是在最上段所示的金属盘/绝缘体/金属结构的例子中的辐射光源的典型辐射光谱(将盘的尺寸设为四种而制作的设备的放射光谱。盘的配置周期均设为4.4μm，绝缘体层厚度设为200nm，将盘的尺寸按S3a(2.1μm)、S3b(2.5μm)、S3c(2.9μm)、S3d(3.3μm)的顺序依次增大，由此将共振波长分别设为6.73μm、7.46μm、8.15μm、8.65μm)。
图2是表示层叠了等离子体反射层表面-绝缘体谐振器层-分布反射层的能够进行高温动作的窄带辐射光源的一例的图。
图3是表示层叠了等离子体反射层表面-绝缘体谐振器层-分布反射层的能够进行高温动作的窄带辐射光源的结构的例子(上侧)及其光谱(下侧)的图。
图4是表示层叠了等离子体反射层表面-绝缘体谐振器层-分布反射层的能够进行高温动作的窄带辐射光源的结构的例子(上侧)及其放射光谱的放射角度依赖性(下侧)的图。
图5(a)和图5(b)是分别表示作为在高温条件下能够使用的等离子体材料的LaB6的复介电常数的实部和虚部的图。图5(c)和图5(d)是分别表示作为在高温条件下能够使用的绝缘体材料的Al2O3和SiC的复折射率的图。在图5(a)和图5(b)中，通过将成膜时的基底温度设为参数，由此示出了介电常数对基底温度的依赖性。
图6是将各种等离子体材料的介电常数实部除以虚部而得到的值的绝对值进行绘制的图，表示等离子体材料的Figure of Merit(性能值，缩写为FOM)。在约700nm以上的波长条件下，在除了Au以外的高耐温度材料之中LaB6显示出最高的值，可知其适合用作热辐射光源材料。
图7是表示本发明的一个实施方式的窄带层叠型辐射光源的动作原理及其概念性结构的例子的图。
图7A是表示图7(c)所示的结构内的电磁场的计算结果的图。
图8是用于对本发明一个实施方式的窄带层叠型辐射光源的放射强度基于角度的变动进行说明的辐射光源结构的例子及基于其入射角的吸收率的图。
图9是表示图8(c)所示的结构的窄带辐射光源的反射光谱和透过光谱的图。
图10是辐射光源的概念性结构以及将其温度作为参数的辐射光谱的图，所述辐射光源在与高温条件下使用本发明一个实施方式的窄带层叠型辐射光源时的辐射光源结构的破坏有关的实验中使用。在此，使用Ta、Mo以及W作为金属全反射层的材料。
图11是辐射光源的截面的SEM照片以及将辐射光源的温度作为参数的辐射光谱的图，所述辐射光源在与高温条件下使用本发明一个实施方式的窄带层叠型辐射光源时的辐射光源结构的破坏有关的实验中使用，且将LaB6用作金属全反射层。
图12A是通过在超过810℃的温度条件下动作而被破坏的、使用Ta作为金属全反射层的本发明的实施例的辐射光源的SEM像。
图12B是通过在超过900℃的温度条件下动作而被破坏的、使用Mo作为金属全反射层的本发明的实施例的辐射光源的SEM像。
图12C是通过在超过860℃的温度条件下动作而被破坏的、使用W作为金属全反射层的本发明的实施例的辐射光源的SEM像。
图12D是通过在超过1100℃的温度条件下动作而被破坏的、使用LaB6作为金属全反射层的本发明的实施例的辐射光源的SEM像。
具体实施方式
本发明的一个实施方式中使用的辐射结构由层叠型分布反射层(分布反射器)、等离子体反射层(等离子体反射器(利用Tamm等离激元等))以及由它们夹着的谐振器层(薄膜谐振器)这三部分构成，所述层叠型分布反射层交替层叠了折射率对比度高的绝缘体材料(也可以使用真性半导体)，所述谐振器层由绝缘体(也可以使用真性半导体)构成。加热器(热源)与等离子体反射器侧接触，相反侧的分布反射器朝向大气(真空)照射对象物辐射。在本发明中提出的代表性元件结构分两种，如下所示。在此，尖锐的即窄带的放射峰在所谓的光子带隙中产生。为了尽可能地扩大该光子带隙，而将构成分布反射器的交替层叠的材料间的折射率之差增大。
例如，如图2所示，其结构是将由等离子体材料(金属、合金、金属碳化物、金属硼化物等的导电性陶瓷)构成的等离子体反射层(等离子体反射器)作为最下层(热源侧)，在其上使用具有折射率n1的绝缘体1作为谐振器层(薄膜谐振器)，并具有：进一步在所述谐振器层上配置具有值与n1充分不同的折射率n2的绝缘体2，进而将基于该两种绝缘体的层叠重复两次以上，最后层叠了绝缘体1而成的分布反射层(分布反射器)等。在此，绝缘体1是Al2O3、SiO2、SiC等高温条件下难以进行氧化的材料。
另外，通过将形成最上层(离热源最远的一侧、即分布反射器面对照射对象物的一侧)的层的绝缘体设为高耐温性，从而即使在大气中的高温动作下，也能够抑制由氧化引起的折射率变化、结构变化，实现温度依赖性得以抑制的长时间稳定动作。例如，LaB6在接触大气的状态下表面从800℃左右开始氧化，特性开始改变。SiC在更高温的1600℃条件下也没有发现特性的变化。但是，通过埋入在氧化铝层等的下方，内部的LaB6也能够耐受1000℃以上的高温。因此，通过在最上层或最上层侧的几个层中使用高耐温性特别优异的材料，从而能够在内侧的层中使用高耐温性较低的材料。需要说明的是，这在以下说明的其他元件结构的情况下也相同。
参照图2的上述元件结构的说明中，薄膜谐振器(谐振器层)的薄膜的材料与层叠型分布反射器(分布反射层)的低折射率侧的层的材料使用相同的绝缘体(在此为Al2O3、SiO2等的绝缘体1)，因此二者的折射率也相同。但是，这只是为了成膜简单化才在二者中使用相同的材料来制作，并非一定需要使二者相同。实际上，在对成膜简单化以外的要因进行了研究的基础上，能够适当地确定二者使用相同的材料还是使用不同的材料。具体而言，对于在图3中示出概略结构的第二种元件结构而言，将高熔点等离子体材料作为最下层(热源侧)，在其上的分布反射器中配置由绝缘体1形成的谐振器层、进而在其上配置大气中难以氧化的绝缘体2，反复进行该两种绝缘体的层叠。谐振器层的厚度为目标放射波长的半波长左右，比其更靠上的分布反射器的绝缘体层的厚度(即由这些绝缘体构成的各个层的厚度)为大致1/4波长左右。在此，绝缘体2的折射率值与绝缘体1充分不同，设为在高温条件下难以进行氧化的材料。各个层的厚度以使放射率接近1的方式反复进行电磁场模拟来确定，但在最优化的过程中通常偏离上述的值(半波长、1/4波长)。在图1的例子中，使用新思科技(Synopsys)公司的Rsoft DIFFRACTMOD和MOST对各层的厚度进行调整。此外，在图3中例示的元件结构中，作为构成分布反射器的两种层的材料，SiC和Al2O3均是在大气中难以氧化的高耐温性材料，因此最上层(最外层)可以是SiC(图3的左侧)或者Al2O3(图3的右侧)。
除了上述以外，还存在第三种元件结构：代替将金属侧作为基板并在其上制膜，而是在分布反射器一侧配置红外透明的绝缘体支持基板。在该情况下，制膜的顺序与上述相反。作为红外透明基板使用0.3～6μm左右为止的光通过的蓝宝石(Al2O3)、0.2～3μm左右为止的光通过的熔融石英基板、1.1～10μm左右为止的光通过的超低掺杂Si基板(例如用FZ法制作的超低掺杂50000Ωcm以上的Si晶片。200℃左右以下的低温动作用)等。在该透明基板上，与上述相反地，将两种绝缘体膜交替制膜，在将谐振器层制膜后，将等离子体反射层制膜。此外，也可以在其上设置发挥保护等离子体反射层免受在等离子体反射层成膜后的各种加工或实际使用过程中的化学/物理性影响等各种功能的膜或其他的结构物。
在此，在任意种类的结构中，在最下层的等离子体反射层中使用熔点为1600℃以上、更优选为2000℃以上的高熔点且在使用的波段中介电常数实部的值为负、介电常数虚部的值与介电常数实部的绝对值为相同程度或为其以下的值的材料。另外，在此使用的材料进一步优选热膨胀系数小的材料。
在此，进一步对高熔点的材料(也称为高耐温度材料、耐热材料)进行说明，虽然期望本发明的辐射光源通常耐受高温，但在实际应用上，很多情况下耐受800℃左右为止的温度就足够了。然而，由本申请的发明人进行的实验(后述)结果可知，为了满足该条件，仅使辐射光源所使用的材料的熔点高于辐射光源的使用温度的上限是不充分的，从实际使用来看，在比熔点低很多的温度条件下，辐射光源被破坏。根据这些结果、以及一般认为在表面、界面的熔解在块体的熔点的三分之二左右的温度条件下开始，从而导出上述高耐温度金属的具体熔点的条件。需要说明的是，该材料不仅可以是单一元素金属单质，也可以是如上所述的耐高温而不引起辐射光源结构破坏的耐热合金等。
另外，如图6所示，在700nm左右以上的波长中，在Au以外的高耐温度材料中，LaB6显示最高值。Au仅从FOM来看是最良好的，但从熔点为1064℃左右(开始从Si、SiO2剥离或开始表面熔解的温度是350℃左右)并不太高这一点来看，作为该种类的材料是非常柔软的，因此，作为暴露在高温条件下的热辐射光源材料来说并非最佳。与此相比，LaB6不仅具有接近于Au的FOM，而且比Au更耐高温，从这点来看，能够作为热辐射光源材料备受期待。此外，作为等离子体反射层的材料，从图6可知，在吸收峰附近的波长中FOM的值优选为1以上。另外，更优选为2以上，进一步优选为5以上。优选使用满足这样条件的金属硼化物、碳化物、耐热合金。
在图6中，关于LaB6以外的材料的数据如下所述，从现有的文献中引用而来。
○TiNR-1：非专利文献4；
○TiNR-2：非专利文献5；
○Au：非专利文献6；
○Mo：非专利文献7；
○W：非专利文献8。
关于构成分布反射层和谐振器层的绝缘体层，从图5可知，优选选定介电常数实部大、介电常数虚部值小的材料。这是为了尽量抑制损失，优选复折射率的虚部为0.2以下。另外，绝缘体层的折射率例如在二氧化硅的情况下中红外折射率为1.4左右，在氧化铝的情况下中红外折射率为1.6左右，在Si3N4的情况下中红外折射率为1.8，可以将这样的材料用作低折射率的绝缘层。作为高折射率材料，已知有例如Si(中红外折射率为3.4)、Ge(中红外折射率为4.0)、AlSb((中红外折射率为3.6))等，也可以使用这些，但是使用能够在更高温条件下使用的SiC等是适当的。此外，在采用Si作为高折射率材料的情况下，例如能够用作以利用FZ法制成的超低掺杂50000Ωcm以上的Si为原料的PVD膜。作为高折射率材料，除此以外，能够使用Ta2O5、Nb2O5、HfO2等。特别是，通过在最外层使用在高温大气中难以进行氧化的材料，能够在高温条件下进行长时间稳定动作。总之，层叠的绝缘体层的折射率的差异优选为30％至40％左右以上(即，高折射率是低折射率的1.3～1.4倍左右以上)。在本申请中，在用辐射波长的半宽度除以辐射波长而得到的值即Q值为30以上的情况下定义为窄带，但通过基于这样的结构进行最优化，也能够实现具有如图3所示的Q值为40左右以上的窄带辐射光谱的结构。另外，在绝缘体层中使用的氧化物膜等可以通过溅射等PVD法、CVD法、溶胶凝胶法等制作。另外，绝缘体层或等离子体反射层通常能够根据具体使用的材料，通过PVD法、CVD法、PLD法、溶胶凝胶法等适当的方法来形成。
本申请的发明人进一步进行了研究，结果发现，上述等离子体反射层未必一定与等离极化激元(Plasmon Polariton)具有关联，一般显示金属性即可。因此，可知对于上述的本申请发明的说明，即使将“等离子体”置换为“金属”也成立。在以下的说明中也同样使用作为更广泛的概念的“金属”这一词进行说明。
需说明的是，在本申请中的“金属”或“等离子体”不仅指所谓的金属、即单质元素的金属和合金，在此还包含光学金属性、即复介电常数的实部显示为负值的材料。例如，之前提及的LaB6通常被视为陶瓷，其复介电常数的实部在宽的波长范围内显示为负值，因此是在此所说的金属的典型例子之一。进一步而言，本申请中金属的复介电常数的实部不需要在所有波长条件下都为负值，至少在所关注的波长条件下，具体而言在作为窄带辐射光源动作时的峰值波长条件下为负值即可。即，在此“等离子体的材料”≡“光学金属”≡“具有自由载流子且介电常数为负的材料”。进而，即使不是等离子体的材料，有时也发挥光学金属，也能够使用这样的材料。例如，如后所述，SiO2在接近光学声子的吸收波长的8～9μm的窄波长范围内存在介电常数实部成为负的区域，对于其他某种材料，也在固有的波长范围内出现同样的现象。这意味着，在极性材料的光学声子的频率附近，电介质也与本申请中的等离子体材料或金属材料进行相同的物理举动(产生共振的极化)，在本发明中，这样的材料也能够在其特定波长条件下作为广义上金属的代替材料使用。在此对本发明的原理进行一般性说明，如下所述。
在本发明的一般方式中，包含三种窄带辐射光源元件。这些例子均具有基于被称为Gires-Tournois干渉仪的相同物理起源的波长控制的机构。由图7可知，这些辐射光源元件隔着绝缘体谐振器层而使两个反射层对置配置。在此，一侧的反射层是足够厚的全反射层，相反侧的反射层是能够使光一部分透过的部分反射层。在此，部分反射层可以是只产生菲涅尔反射(Fresnel reflection)的电介质-大气界面(图7(a)和图7(b)。在本申请中需要注意“界面”也被规定为层的一种)、薄至能使一部分光透过的程度的金属部分反射层(图7(c))、或者以电介质层叠结构的形式构成的分布反射器(分布反射层)(图7(d)、其与图2～图4所示的结构相同)中的任一种。如图7(a)所示，当光从部分反射层侧入射时，该光由全反射层进行全反射后，由部分反射层进一步反射，通过重复这样的反射，在谐振器层内一边引起多重反射一边逐渐产生吸收而衰减。该结构与上述Gires-Tournois干渉仪基本相同，因此作为干渉仪动作。由此，在入射的光具有与该干渉仪的共振波长相等的波长的情况下，多重反射的次数和谐振器层中的电场强度最大，产生完全吸收。因此，通过将层叠结构与热电体等组合，也能实现能够以特定波长产生热并进行电检测的波长选择性受光元件等。另外，按照热辐射的基尔霍夫(Kirchhoff)定律，相反地通过对该结构进行加热，使其作为进行与吸收特性相反的窄带辐射的窄带辐射光源进行动作。因此，相反地，通过对该结构进行加热，使其作为进行与吸收特性相反的窄带辐射的窄带辐射光源进行动作。此外，图7(d)的结构能够提高波长分辨率，但共振波长相对于角度的变化也变大，因此面向需要指向性的用途(参照图4)。另一方面，在指向性变得不利的情况下，在图7(c)的结构中，通过提高谐振器层的折射率，能够降低指向性(以下，参照基于图8进行的说明)。
进一步而言，若作为该多重反射的结果的电场强度分布靠近全反射层的附近，则金属内的电荷剧烈振动，因损失而使焦耳热产生的程度变大，但若电场分布重心远离金属部分，则损失减少而成为窄带。为了满足该条件并产生多重反射，也可以使所有层的厚度从图7的Gires-Tournois结构错开而最优化。若更具体地说明，图7A表示图7(d)所示的结构的电磁场计算的结果。图中，纵向是元件的深度方向(层的厚度方向)，横向是与层的面平行的方向。在此，电场Ex的分布的中心位于电介质的内部。由于电介质几乎没有损失(介电函数的虚部ε’≈0)，因此焦耳损失变少，共振变得尖锐(共振的宽度变窄)。另一方面，当电场分布接近金属时，由金属内的电荷振动引起的焦耳损失大(ε’大)，因此共振宽度变宽。通过这样调整各层的厚度，从而能够调整电场分布，并调整光谱的宽度。此外，在图7(b)的结构中，在有意地使谐振器层的共振波长接近电介质的声子振动频率等具有损失的频率的情况下，能够将吸收率提高至接近1，能够以简单的双层结构实现高吸收、高放射。
图8表示与本发明的辐射光源的动作上的特征相关的、本发明的辐射光源的另一结构的例子。这是在电介质谐振器层的两侧邻接地配置了作为金属层的上述LaB6、耐热合金(高耐温度合金)、ITO等的结构。图8的(a)和图8(b)分别表示谐振器层的折射率大的情况(nH)和小的情况(nL)下的光的路径的示意图。可知在折射率大的(a)情况下进入谐振器层内时的光的光路长度的变化量小，由角度引起的共振波长的变化量变少。即，随着谐振器层的折射率变高，共振波长相对于入射角度的分散变小。换言之，在该情况下，能够放射出广角且为所期望的特定波长的辐射。相反地，在谐振器层的折射率小的情况下，共振波长根据角度而大幅变化，辐射光谱变宽。通过使用前者的折射率较大的结构，能够对大面积的面状对象物进行窄带且均匀的加热。另外，在应用于波长选择型受光元件的情况下，能够检测从较宽的角度入射的光。此外，需要注意的是，在此说明的由角度引起的共振频率变化的程度受到谐振器层的折射率大小的影响这样的辐射光源的动作上的特征并不限于图8(a)和图8(b)所示的结构，在图7所例示那样的除此以外的各种结构中也是相同的。
另外，在窗玻璃等中，有时要求对于可见光透明但隔热性高的材料。在此，通过调节本发明的辐射光源的构成的各种参数，能够在红外区域中对室内等的温度上升的贡献大的波长区域使吸收变大，因此，本发明的结构能够直接利用于这种隔热构件。
以下，并非将全部材料囊括，但对于可在本发明中使用的代表性材料，示出其折射率、复介电常数的实部(负侧绝对值越大，则性能越良好)、熔点以及热膨胀率的典型的值。需要说明的是，对于准确值未知、或虽然已有报告但在多个报告中差异较大等认为是可靠性不充分的值，将其表述为“(不明)”。
○SiO2：波长为3μm条件下的折射率为1.39，波长为9μm条件下的介电常数实部ε’＝-4，熔点为1700℃，热膨胀率为0.6×10-6K-1
○Si：波长为3μm条件下的折射率为3.4，熔点为1414℃，热膨胀率为2.6×10-6K-1
○Ge：波长为3μm条件下的折射率为3.9，熔点为938℃，热膨胀率为6.0×10-6K-1
○AlSb：波长为3μm条件下的折射率为3.2，熔点为1060℃，热膨胀率为4.2×10-6K-1
○Al2O3：波长为3μm条件下的折射率为1.77，波长为22μm条件下的介电常数实部ε’＝-36、熔点为2072℃，热膨胀率为7.2×10-6K-1
○SiC：波长为3μm条件下的折射率为2.6，波长为12μm条件下的介电常数实部ε’＝-100，熔点为2730℃，热膨胀率为4.4×10-6K-1
○Si3N4：波长为3μm条件下的折射率为1.8，熔点为1900℃，热膨胀率为3.0×10-6K-1
○LaB6：波长为3μm条件下的ε’＝-250(金属)，熔点为2210℃，热膨胀率为7.2×10-6K-1
○Au：波长为3μm条件下的ε’＝-747(金属)，熔点为1064℃，热膨胀率为14.2×10- 6K-1
○Ag：波长为3μm条件下的ε’＝-486(金属)，熔点为962℃，热膨胀率为18.9×10- 6K-1
○Al：波长为3μm条件下的ε’＝-869(金属)，熔点为660℃，热膨胀率为23.1×10- 6K-1
○Cu：波长为3μm条件下的ε’＝-464(金属)，熔点为1085℃，热膨胀率为16.5×10- 6K-1
○W：波长为3μm条件下的ε’＝-163(金属)，熔点为3422℃，热膨胀率为4.5×10-6K-1
○Mo：波长为3μm条件下的ε’＝-276(金属)，熔点为2623℃，热膨胀率为4.8×10- 6K-1
○Ta：波长为3μm条件下的ε’＝-291(金属)，熔点为3713℃，热膨胀率为6.3×10- 6K-1
○W：波长为3μm条件下的ε’＝-163(金属)，熔点为3422℃，热膨胀率为4.5×10-6K-1
○Ir：波长为3μm条件下的ε’＝-69(金属)，熔点为2446℃，热膨胀率为6.4×10-6K-1
○Pt：波长为3μm条件下的ε’＝-99(金属)，熔点为1768℃，热膨胀率为8.8×10-6K-1
○TiN：波长为3μm条件下的ε’＝-182(金属)，熔点为2930℃，热膨胀率为8.8×10- 6K-1
(此外，除了TiN以外，也能使用如TaN那样的金属氮化物。)
○TiAl：波长为3μm条件下的ε’＝(不明)，熔点为1460℃，热膨胀率为10.8×10-6K-1
○NiAl：波长为3μm条件下的ε’＝-105(金属)，熔点为1682℃，热膨胀率为12.5×10-6K-1(此处的复介电常数的实部值是由本申请的发明人等通过第一原理计算而得的)
○不锈钢：波长为3μm条件下的ε’＝(不明)，熔点为1300～1500℃，热膨胀率为11×10-6K-1
〇铟氧化锡(ITO)：波长为3μm条件下的ε’＝-10(金属)，熔点为1500～1900，热膨胀率为7×10-6K-1
(需要说明的是，关于TiAl和SUS430，虽然红外区域中的复介电常数的实部的准确值不清楚，但因为是金属，所以具有金属特性，因此认为能够作为本发明一个实施方式的窄带层叠型辐射光源的金属全反射层的材料使用。另外，关于铟氧化锡的值，其是氧化铟为90％、氧化锡为10％的重量百分比的情况下的值。另外，除了ITO以外，还能使用氧化钨、氧化钼等导电性金属氧化物。)
此外，也可以使用将分布反射器(分布反射层)和薄膜谐振器(谐振器层)的部分汇总为一个，并组合折射率对比度高的材料，制成二至三层左右的层叠结构并简化后的结构。另外，如上所述，也可以使用大气(更准确地说，仅产生菲涅尔反射的电介质-大气界面；当然，也可以不是大气而是与其他气体或真空的界面)、或者配置有金属部分反射层的简略结构来代替分布反射器。
另外，也能在N型掺杂SiC等高耐热半导体材料的表面形成本发明的辐射结构，通过对SiC进行通电从而能够加热至高温。或者，在氧化铝、Si3N4等耐热性绝缘基板上形成辐射结构，通过使电流流通本发明的辐射结构的金属全反射层，由此能够进行加热。
在本发明的辐射光源中，通过加热而放射光，但由于能够抑制产品的加热加工所不必的波长的光，因此能够节省辐射整体所使用的能量，可预见节能效果。另外，在以相同的投入电力对光源进行加热的情况下，相对于放射宽频带的光的黑体光源，辐射能量的总量少，因此能够较高地保持光源元件的温度，在光源的共振波长中，能够辐射比黑体光源更高强度的光。本发明的辐射光源的最大的特征在于能够大面积、廉价且在高温条件下稳定地动作，作为实用的大面积高强度光源的利用价值较高。另外，对于所照射的产品而言，由于仅接收所需的辐射，因此也能够抑制不必要的温度上升、热劣化。由此，能够进行高精度的成型、干燥，能够开拓向新型高精度的制造工艺之路。进而，由于放射波长的宽度窄，因此能够高精度且选择性地激发、或选择性地避免特定的分子振动，能够实现与所希望的化学键、分子结构或反应相匹配地一边高精度地控制加工、合成一边能够进行产品制造的新工艺。同样地，还能够制作放射出与特定气体的化学键、分子种类的振动的吸收带相匹配的窄带红外光的光源。利用该光源，例如，能够实现不需要过滤器且结构简单的小型且高性能的红外线光源，作为小型且高精度的NDIR传感器的部件，应用的可能性较高。
此外，需要注意的是，本发明的辐射光源未必一定仅能够在550℃以上等的高温区域使用，在其以下的温度区域内也充分有效。例如，本发明的辐射光源本质上以面发光，因此有利于对大面积的对象物进行加热加工。虽然如图1所示的现有结构也能够面发光，但在图1的结构中，具有沿着辐射光源的发光面方向不均匀的配置有圆盘、孔这样的非均匀结构，与此相对地，本发明的辐射光源由沿着其表面均匀的结构、换言之无缝隙的均匀层构成，因此结构简单，也容易制造。而且，本发明的辐射光源如上所述地具有无缝隙的均匀的层结构，因此使用辐射光源的环境中的环境气体难以向存在有容易腐食或氧化的金属层的内部浸透。因此，与环境气体或污染等容易侵入圆盘、孔的螺旋的图1的结构相比，还具有对使用环境的耐性高的优点。进而，需要与加工对象物的吸收光谱的共振波长或其宽度相匹配地控制发光光谱。在这样的情况下，在本发明的辐射光源中，由于能够以层叠时的膜厚调整(即成膜的蒸镀时间等)等简单地进行控制，因此与使用需要微细加工的超材料、衍射光栅等的方法相比，能够明显简便地设计/控制发光光谱。
实施例
图2示出用于实施本发明的辐射光源的典型结构的例子。另外，图3的下侧示出了相对于图3上侧的结构的例子的吸收率光谱的例子。需要说明的是，吸收率与放射率相等。
将热膨胀小、且红外波段中介电常数实部的负值的绝对值大、虚部值小的LaB6作为金属全反射层，层叠厚度100nm以上，在其上以厚度1205nm层叠由Al2O3构成的谐振器层。然后，在谐振器层上重复层叠有323nm的SiC层、625nm的Al2O3层。在图3下侧左示出基于该层叠结构的辐射光源的红外反射光谱、吸收光谱的模拟结果(在此，由于透过率为零，因此吸收率＝1-反射率)。根据辐射中的基尔霍夫定律，吸收率与放射率等价，因此该图中的吸收光谱与放射率光谱相等。可知在该结构中具有在4μm处的半宽度为50nm、且放射率为0.94、Q值为80左右的尖锐的红外辐射峰。另外，在该结构中，如图4所示，吸收(或放射)的共振波长与角度一起变化，但利用该共振波长，能够实现根据入射角度改变检测波长的传感器、或者能够根据放射角度调整辐射波长的具有高指向性的光源等。
接着，以下示出用于实施本发明的辐射光源的制作方法。
首先，将玻璃、石英、氧化铝、Si、W、Mo、Ta、AlN，Si3N4、非尔尼可铁镍钴合金(Fernico alloy)等热膨胀系数小的材料用作与热源接触的基板材料，在其上将W、Mo、LaB6、TiC、TiN等高熔点且热膨胀系数小的金属导电性材料作为金属全反射层来制膜成镜面状。W、Mo使用日本真空技术株式会社(ULVAC)制电子束蒸镀装置、或者芝浦电子机械株式会社(SHIBAURA MECHATRONICS CORPORATION)制i-Miller(CFS-4EP-LL，芝浦电子机械株式会社)，通过DC溅射进行制膜。
LaB6使用Eiko公司(エイコー社)制电子束蒸镀装置(EB350改)，在基础压力为10- 8Pa的区间(即，1×10-8Pa以上且小于1×10-7Pa)、蒸镀中压力为10-6Pa的区间以下(即进入10-6Pa区间或低于其的压力)的条件下，以蒸镀速率成为3.5nm/sec左右的方式制膜。通过将蒸镀用靶从基于真空热压的烧结体改变为基于FZ法的单晶，能够实现更高性能的LaB6膜(波长为3μm条件下ε’＝-250)。在使用基于热压的烧结体作为靶的情况下，通过将成膜时的基底温度设为740℃～800℃左右，能够得到良好的金属特性(参照图5(a)和图5(b))。
另一方面，在脉冲激光沉积法(PLD法)的情况下，介电常数实部成为正值，不能制膜具有金属特性的膜(在蒸镀中压力为5×10-5Pa以下、成膜温度为800℃、蒸镀速率为0.004nm/sec的条件下制膜)。现有已知的LaB6膜无法发挥这样的金属特性，或者即使发挥也极其不充分，因此在现实中不能作为本发明的一个实施方式的窄带层叠型辐射光源的金属全反射层使用。与此相对，本申请的发明人发现，通过上述方法制成的LaB6膜如参照图6已说明的那样，在红外区域中显示与Au大致匹敌的FOM。除此以外，还考虑到本发明的一个实施方式的窄带层叠型辐射光源要求耐受在550℃、600℃以上等高温条件下的使用这一点，本申请的发明人首次实现的具有高金属特性的LaB6膜在本发明中使用时非常合适。更通常来说，在此金属全反射层中能够使用的材料的FOM优选为1以上，更优选为2以上，进一步优选为5以上。
关于FOM的优选的值的范围，若以使用LaB6膜的情况为例更具体地进行说明，则优选的FOM值能够如上所述地设为1以上。另外，基于本发明人发现的新型成膜方法而成的LaB6膜与其他很多具有金属特性的材料相比，具有高的FOM值，由此显示更良好的特性，因此作为更优选的FOM值，能够设为2以上。另外，本发明人发现，在上述新型成膜方法中，作为LaB6靶，通过使用单晶的LaB6而不是热压烧结体，能够实现更大的FOM值，因此在该情况下，作为更优选的FOM值能够设为5以上。
TiN通过PLD法，在蒸镀中压力为5×10-6Pa以下、蒸镀速率为0.01nm/sec以上的条件下制膜，能够得到良好的金属膜。
W、Mo等的等离激元材料在高温条件下与陶瓷的密合性高。另外，这些材料的热膨胀系数也小，因此即使在AlN、Si3N4、非尔尼可铁镍钴合金等热膨胀系数小的材料上制膜，由于热膨胀率的差小，因此界面上的热应力也会变小，因此优选。或者，也可以将实施了单侧镜面加工的Mo、W的板材直接作为基板兼金属全反射层。
在金属全反射层表面上，将密合性好的Al2O3、SiO2等折射率比较低的绝缘体、或者SiC、高纯度Si等高折射率绝缘体作为谐振器层进行制膜，在该谐振器层上，进一步周期性地配置以折射率交替变化的方式制膜的分布反射层，形成图2或图3的结构。折射率只要是有尽量大的差的组合即可，例如，将SiO2与SiC或者Al2O3与SiC等组合。对最外层而言，由于Al2O3或SiC等即使在高温条件下抗大气中的氧化也较强，因此优选。对于这些绝缘体膜的成膜，使用芝浦电子机械株式会社制i-Miller(CFS-4EP-LL，芝浦电子机械株式会社)通过RF溅射进行制膜。将制膜的材料的光学特性用分光椭偏仪进行了测定的结果示于图5。
接着，示出之前参照图8(a)和图8(b)进行了说明的辐射光源的实施例。在此，制作将ITO制成两片金属反射层、且以谐振器层为氧化铝的辐射光源(图8(c))。将测定该辐射光源的吸收率的结果示于图8(d)。由此可知，对该辐射光源而言，在入射角0～60°左右的范围内吸收率显示为峰值的波长、即共振波长几乎不变化。这样，吸收率的角度分散小意味着通过上述基尔霍夫法则，辐射的角度分散(由辐射强度的辐射方向(角度)引起的变化)也小，是适合大面积的加热加工的设备。图9(a)和图9(b)分别示出了将图8(c)所示的结构的辐射光源保持在23℃并且在200℃～700℃进行了退火的情况下的反射光谱和透过光谱。从图9(a)可知，在2.0至3.0μm附近，在反射率光谱中产生最低点(dip)，在该波段内具有高吸收率即高放射率。另外，由图9(b)的透过率光谱可知，该结构在可见频带具有高透过率，在红外频带显示低的透过率。另外，透过的带宽能够通过利用稀释氢气环境中的成型气体退火等来调整ITO的物性来实现。这样的特征示出了，本结构也适合作用隔热窗材等的隔热涂层，更普遍地也适合作为隔热构件。这样的辐射光源、隔热构件中不仅能够使用ITO，还能够使用掺杂了氧化钨、Al、Ga的ZnO等的透明导电性氧化物、宽带隙的金属氮化物、碳化物等。
进而，对在高温条件下使用本发明的辐射光源的情况下的辐射光源结构的破坏进行了实验。具体而言，制作图10所示的结构的辐射光源，在超过800℃的高温条件下使其动作，并调查其破坏温度。在此，作为辐射光源结构，使用了交替层叠有SiC层和Al2O3层的上述分布反射器，作为形成在硅基板上的金属全反射层的材料，分别使用了作为耐热性材料的Ta、Mo、W以及LaB6。在图10(a)至图10(c)中分别示出这些辐射光源中使用了Ta、Mo及W的辐射光源的概念性截面图以及将来自这些辐射光源的温度作为参数的辐射光谱。另外，图11示出了使用了LaB6作为金属全反射层的材料的情况下的截面照片以及将来自该辐射光源的温度作为参数的辐射光谱。此外，辐射光源的动作温度示出在各光谱的图上部。需要说明的是，这些光谱在比辐射光源结构被破坏的温度稍低的温度条件下进行了测定。进而，图12A～图12D示出了使辐射光源在超过这些温度的条件下动作从而被破坏的辐射光源的SEM像。此外，需要注意的是，对于图12D所示的使用了LaB6作为金属全反射层材料的情况下的破坏状況而言，在超过1100℃时实际发生龟裂、变形等而被破坏的是耐热性低的基底的Si而不是光源部，在使用了耐热性更高的基底的情况下，有可能在更高温的条件下不会被破坏地使用。作为这样的基底，不限定于此，例如若使用Si3N4、SiC、AlN等薄膜，则基底的耐热性、绝热性变高，因此，与Si基底的情况相比，能够得到特性更良好的辐射光源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4214178号；
专利文献2：日本特开2015-114497号；
专利文献3：日本专利第5867810号。
非专利文献
非专利文献1：H.Sai,H.Yugami,Y Akiyama,Y.Kanamori,and K.Hane,Journal ofthe Optical Society of America A,Vol.78,No.2(2001),1471-1476；
非专利文献2：Ivan Celenovic,David Perreault,John Kassakian,“Resonatly-cavity Enhanced Thermal Emission,”Physical Review B 72,075127(2005)；
非专利文献3：Zih-Ying Yang,Satoshi Ishii,Takahiro Yokoyama,Thang DuyDao,Mao-Guo Sun,Pavel S.Pankin,Ivan V.Timofeev,Tadaaki Nagao,Kuo-Ping Chen.“Narrowband Wavelength Selective Thermal Emitters by Confined Tamm PlasmonPolaritons,”ACS PHOTONICS.4[9],2212(2017)；
非专利文献4：Appl.Phys.Lett.2017,110(10),101901；
非专利文献5：ACS Photonics,2018,5(3),pp 814-819；
非专利文献6：Olmon,R.L.；Slovick,B.；Johnson,T.W.；Shelton,D.；Oh,S.-H.；Boreman,G.D.；Raschke,M.B.,Optical dielectric function of gold.Phys.Rev.B2012,86,235147；
非专利文献7：Ordal,M.A.；Bell,R.J.；Alexander,R.W.；Newquist,L.A.；Querry,M.R.,Optical properties of Al,Fe,Ti,Ta,W,and Mo at submillimeterwavelengths.Appl.Opt.1988,27,1203-1209；
非专利文献8：Rakic,A.D.；Djurisic,A.B.；Elazar,J.M.；Majewski,M.L.,Optical properties of metallic films for vertical-cavity optoelectronicdevices.Appl.opt.1998,37,5271-5283。

Claims (23)

1.一种层叠型辐射光源，其中，
设置有：等离子体反射层；
谐振器层，与所述等离子体反射层相邻地设置，所述谐振器层由绝缘体的层构成；以及
分布反射层，设置于所述谐振器层的与所述等离子体反射层相反的一侧，所述分布反射层由折射率互不相同的多种绝缘体层交替层叠构成，
通过对所述等离子体反射层进行加热，从而使红外光从所述分布反射层向外部辐射。
2.如权利要求1所述的层叠型辐射光源，其中，
构成所述分布反射层的所述多种绝缘体层中的至少一个具有高耐温性。
3.一种层叠型辐射光源，其中，
设置有：金属全反射层；
谐振器层，与所述金属全反射层相邻地设置，所述谐振器层由绝缘体的层构成；以及
部分反射层，设置于所述谐振器层的与所述金属全反射层相反的一侧，并将入射光的一部分反射，
所述金属是在使用的波长条件下复介电常数的实部为负的光学金属材料，
通过对所述金属全反射层进行加热，从而使红外光从所述部分反射层向外部辐射。
4.如权利要求3所述的层叠型辐射光源，其中，
所述部分反射层是由所述谐振器层的与所述全反射层相反的一侧的表面所形成的所述谐振器层与外部空间的界面。
5.如权利要求3所述的层叠型辐射光源，其中，
所述部分反射层是将入射光的一部分反射的金属层。
6.如权利要求5所述的层叠型辐射光源，其中，
将所述入射光的一部分反射的金属层具有高耐温性。
7.如权利要求3所述的层叠型辐射光源，其中，
所述部分反射层是由折射率互不相同的多种绝缘体层交替层叠构成的分布反射层。
8.如权利要求7所述的层叠型辐射光源，其中，
所述多种绝缘体层中的至少一个具有高耐温性。
9.如权利要求7或8所述的层叠型辐射光源，其中，
形成所述谐振器层的绝缘体的层与所述分布反射层中折射率低的绝缘体层由相同材料构成。
10.如权利要求7或8所述的层叠型辐射光源，其中，
形成所述谐振器层的绝缘体的层与所述分布反射层中折射率低的绝缘体层由不同材料构成。
11.如权利要求1、7、8、9或10所述的层叠型辐射光源，其中，
构成所述分布反射层的所述多种绝缘体层的折射率中，高折射率是低折射率的1.3倍以上。
12.如权利要求1、7、8、9、10或11所述的层叠型辐射光源，其中，
构成所述分布反射层的所述多种绝缘体层中，至少与大气接触的绝缘体层由氧化物或SiC构成。
13.如权利要求1、7、8、9、10、11或12所述的层叠型辐射光源，其中，
所述分布反射层中折射率低的绝缘体层的材料选自由SiO2、Al2O3及Si3N4组成的组，所述分布反射层中折射率高的绝缘体层的材料选自由Si、Ge、SiC、Ta2O5、Nb2O5及HfO2组成的组。
14.如权利要求1至13中任一项所述的层叠型辐射光源，其中，
所述等离子体反射层或所述金属全反射层具有高耐温性。
15.如权利要求1至13中任一项所述的层叠型辐射光源，其中，
所述等离子体反射层或所述金属全反射层从由复介电常数的实部具有负值的LaB6、Au、W、Mo、Cu合金、Al合金、Ni合金、以及复介电常数的实部在红外频带内具有负值的金属氮化物、金属碳化物、导电性金属氧化物、碳化硅、氧化硅、氧化铝、金属硼化物组成的组中选出。
16.如权利要求15所述的层叠型辐射光源，其中，
所述金属碳化物选自由TiC和TaC组成的组。
17.如权利要求1至10中任一项所述的层叠型辐射光源，其中，
所述等离子体反射层或所述金属全反射层选自由复介电常数的实部具有负值的TiN和TaN组成的组。
18.如权利要求1至10中任一项所述的层叠型辐射光源，其中，
所述等离子体反射层或所述金属全反射层是复介电常数的实部具有负值的透明导电性氧化物。
19.如权利要求1至18中任一项所述的层叠型辐射光源，其中，
所述等离子体反射层或所述金属全反射层由FOM为1以上的材料构成。
20.如权利要求1至19中任一项所述的层叠型辐射光源，其中，
在所述等离子体反射层或所述金属全反射层的与谐振器层相反的一侧设置有基板，
经由所述基板对所述等离子体反射层或所述金属全反射层进行加热。
21.如权利要求20所述的层叠型辐射光源，其中，
所述基板或所述基板表面由具有电阻的导电体构成，所述加热通过对所述基板通电来进行。
22.如权利要求21所述的层叠型辐射光源，其中，
所述基板包含N型掺杂SiC。
23.如权利要求1至19中任一项所述的层叠型辐射光源，其中，
通过对所述等离子体反射层或所述金属全反射层通电来进行所述加热。
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