CN116472328A - 发光元件、光检测模块、发光元件的制造方法、及扫描型电子显微镜 - Google Patents

发光元件、光检测模块、发光元件的制造方法、及扫描型电子显微镜 Download PDF

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Abstract

本发明的技术问题在于，提供一种能够降低串扰，且可扩展用途的发光元件、光检测模块、发光元件的制造方法、及使用其的扫描型电子显微镜。本发明的发光元件(1)具备：对于荧光具有透明性的光纤板基板(2)；及由具有量子阱结构的氮化物半导体层过程的发光层(3)。此发光元件(1)中，光纤板基板(2)与发光层(3)被直接接合。

Description

发光元件、光检测模块、发光元件的制造方法、及扫描型电子 显微镜
技术领域
本公开涉及发光元件、光检测模块、发光元件的制造方法、及扫描型电子显微镜。
背景技术
作为目前的发光元件，例如有专利文献1记载的发光体。此目前的发光体为将入射的电子变换成荧光的发光体。发光体具备：对于荧光透明的基板；以及氮化物半导体层，形成于基板的一面，具有通过电子的入射而产生荧光的量子阱结构及缓冲层。在氮化物半导体层上，设有：由带隙能量(band gap energy)比该氮化物半导体层的构成材料大的材料而构成的盖(cap)层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4365255号公报
发明内容
发明所要解决的问题
目前的发光元件中，在将氮化物半导体层通过结晶生长而构成的情况下，主要使用蓝宝石基板或GaN基板(例如参照上述专利文献1)。这些基板为单晶。因此，存在以下问题：在来自发光层的光的一部分在入射于基板及缓冲层之后到被取出至大气或真空中为止的期间，该光的一部分以基板及缓冲层作为波导而扩散，而扩散了的成分可能成为串扰的主要原因。
此外，目前的发光元件中，当通过与多通道的光检测器或图像传感器(imagesensor)的组合来建构多通道的光检测模块或成像单元时，必须做透镜耦合。因此，存在以下问题：检测模块或成像单元的小型化困难，容易受到用途的限制。此外，透镜耦合中，谋求改善将来自发光层的光传递至光检测模块或成像单元的效率。
本公开是为了解决上述问题而完成的，目的在于：提供一种能够降低串扰且可扩展用途的发光元件、光检测模块、发光元件的制造方法、及运用其的扫描型电子显微镜。
用于解决问题的手段
本公开的一方面的发光元件具备：对于荧光具有透明性的光纤板基板；及由具有量子阱结构的氮化物半导体层构成的发光层，光纤板基板与发光层被直接接合。
此发光元件中，光纤板基板与发光层被直接接合。此发光元件中，不同于在蓝宝石基板上隔着缓冲层设置发光层的目前的结构，能够避免入射于发光元件的光的一部分以蓝宝石基板及缓冲层作为波导而扩散，因此，可谋求串扰的降低。通过使用光纤板基板来代替蓝宝石基板，可提高在发光层产生的荧光的收集效率。此外，能够避免在建构光检测模块时必须做透镜耦合，可扩展用途。
也可以是，光纤板基板与发光层通过热压接而被接合。由此，能够不使用粘接剂地将光纤板基板与发光层适当地直接接合。
也可以是，光纤板基板与发光层通过常温接合而被接合。由此，能够不使用粘接剂地将光纤板基板与发光层适当地直接接合。此外，通过常温接合，也可抑制热所造成的变形产生于光纤板基板。
也可以是，发光层的构成元素扩散至光纤板基板内。在此情况下，通过发光层的构成元素向光纤板基板内的扩散，能够充分提高光纤板基板与发光层的接合强度。
也可以是，发光层具有GaN层与InGaN层交替层叠的层叠结构。在此情况下，在发光层，在发光层能够效率良好地产生荧光。此外，层叠结构被直接接合于光纤板基板，因此，能够将产生的荧光效率效率良好地取出至光纤板基板侧。
也可以是，在发光层中，在光纤板基板与发光层的接合面的相反侧的面设有金属层。由此，能够防止电子等入射于发光层时的带电。此外，通过光在金属层的反射，能够将产生的荧光效率良好地取出至光纤板基板侧。
也可以是，在光纤板基板与发光层的接合面，在光纤板基板及发光层中的至少一方设有：对于荧光的折射率为光纤板基板与发光层之间的折射率的中间层。在此情况下，通过在中间层的折射率的调整，在光纤板基板与发光层的接合面，能够使中间层作为反射防止膜等机能性的层发挥功能。
也可以是，中间层通过SiN层、Ta3O5层、HfO2层或它们的组合而构成。由此，能够使中间层作为反射防止膜而发挥功能。此外，含有其他的高折射率材料的多层膜设计设计也变得容易。
本公开的一方面的光检测模块具备上述发光元件、及相对于发光元件配置于光纤板基板侧的光检测器。
构成此光检测模块的发光元件中，光纤板基板与发光层被直接接合。因此，不同于在蓝宝石基板上隔着缓冲层设置发光层的目前的结构，能够避免入射于发光元件的光的一部分以蓝宝石基板及缓冲层作为波导而扩散，因此，可谋求串扰的降低。通过使用光纤板基板来代替蓝宝石基板，可提高在发光层产生的荧光的收集效率。此外，能够避免在建构光检测模块时必须做透镜耦合，可扩展用途。
也可以是，光检测器通过固体检测元件或电子管元件而构成。由此，能够使光检测模块应对多种用途。
本公开的一方面的发光元件的制造方法具备：发光层形成工序，使缓冲层、与由具有量子阱结构的氮化物半导体层构成的发光层在辅助基板上结晶生长；及接合工序，将对于荧光具有透明性的光纤板基板、与辅助基板上的发光层直接接合而形成接合体；及去除工序，从接合体去除辅助基板及缓冲层。
根据此发光元件的制造方法，能够简便地得到光纤板基板与发光层被直接接合的发光元件。得到的发光元件中，不同于在蓝宝石基板上隔着缓冲层设置发光层的目前的结构，能够避免入射于发光元件的光的一部分以蓝宝石基板及缓冲层作为波导而扩散，因此，可谋求串扰的降低。通过使用光纤板基板来代替蓝宝石基板，可提高在发光层产生的荧光的收集效率。此外，能够避免在建构光检测模块时必须做透镜耦合，可扩展用途。
也可以是，发光层具有GaN层与InGaN层交替层叠的层叠结构，缓冲层通过GaN层而构成。由此，能够在辅助基板上使发光层适当地结晶生长。得到的发光元件中，在发光层能够效率良好地使荧光产生。此外，层叠结构被直接接合于光纤板基板，因此，能够将产生的荧光效率良好地取出至光纤板基板侧。
也可以是，在去除工序之后，具备：金属层形成工序，在发光层的、光纤板基板与发光层的接合面的相反侧的面形成金属层。由此，在得到的发光元件中，能够防止电子等入射于发光层时的带电。此外，通过光在金属层的反射，能够将产生的荧光效率良好地取出至光纤板基板侧。
也可以是，在发光层形成工序与接合工序之间具备：中间层形成工序，在光纤板基板及发光层中的至少一方形成：对于荧光的折射率为光纤板基板与发光层之间的折射率的中间层。在此情况下，通过在中间层的折射率的调整，在光纤板基板与发光层的接合面，能够使中间层作为反射防止膜等机能性的层的发挥功能。
也可以是，中间层通过SiN层、Ta3O5层、HfO2层或它们的组合而构成。由此，能够使中间层作为反射防止膜而发挥功能。此外，含有其他的高折射率材料的多层膜设计也变得容易。
本公开的一方面的扫描型电子显微镜具备：电子线源，朝向试样出射一次电子线；上述发光元件，通过因一次电子线的照射而在试样产生的二次电子线的入射，从而产生荧光；及检测光学系统，检测由发光元件产生的荧光。
构成此扫描型电子显微镜的发光元件中，光纤板基板与发光层被直接接合。因此，不同于在蓝宝石基板上隔着缓冲层设置发光层的目前的结构，能够避免入射于发光元件的光的一部分以蓝宝石基板及缓冲层作为波导而扩散，因此，可谋求串扰的降低。通过使用光纤板基板来代替蓝宝石基板，可提高在发光层产生的荧光的收集效率。
发明效果
根据本公开，能够降低串扰，且可扩展用途。
附图说明
图1为示出发光元件的一个实施方式的示意性的截面图。
图2为示出发光层的结构的示意性的截面图。
图3中，(a)为光纤板基板的纤芯玻璃(core glass)与发光层的接合面附近的放大照片，(b)为光纤板基板的包层玻璃(clad glass)与发光层的接合面附近的放大照片。
图4中，(a)为光纤板基板的纤芯玻璃与发光层的接合面附近的成分分析结果，(b)为光纤板基板的包层玻璃与发光层的接合面附近的成分分析结果。
图5为示出发光元件的制造工序的一例的流程图。
图6中，(a)为示出发光层形成工序的示意性的截面图，(b)为示出接合工序的示意性的截面图。
图7中，(a)及(b)为示出去除工序的示意性的截面图。
图8为示出金属层形成工序的示意性的截面图。
图9中，(a)为示出比较例中的荧光的点形状的图，(b)为示出实施例中的荧光的点形状的图。
图10为示出实施例及比较例中的荧光的亮度分布的图。
图11中，(a)～(c)为示出使用了发光元件的光检测模块的结构例的示意图。
图12为示出扫描型电子显微镜的结构例的示意图。
图13为示出发光元件的变形例的示意性的截面图。
图14为示出变形例的发光元件的制造工序的一例的流程图。
图15为示出中间层形成工序示意性的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本公开的一个方面的发光元件、光检测模块、发光元件的制造方法、及扫描型电子显微镜的优选实施方式。
[发光元件的结构例]
图1为示出发光元件的一个实施方式的示意性的截面图。发光元件1为通过电子等的入射而使荧光产生的元件。如图1所示，发光元件1构成为具备光纤板(fiber opticplate)基板2、发光层3、以及金属层4。
光纤板基板2为具有将从入射面2a入射的光传递至出射面2b的功能的基板。光纤板基板2对于在发光层3产生的光(荧光)具有透明性。光纤板基板2，例如构成为包含多个纤芯玻璃、包覆该纤芯玻璃的包层玻璃、及配置于多个纤芯玻璃间的吸光体玻璃。纤芯玻璃和包层玻璃一体化。纤芯玻璃呈纤维状，从光纤板基板2的入射面2a延伸至出射面2b。纤芯玻璃的直径例如为0.001～0.05mm的程度。纤芯玻璃的截面形状例如为圆形状。
纤芯玻璃可含有：形成玻璃的网目的网目形成氧化物、与网目形成氧化物熔融而对玻璃的性质造成影响的网目修饰氧化物、以及具有网目形成氧化物及网目修饰氧化物的中间的性质的中间氧化物。作为网目形成氧化物，可举出B2O3、SiO2、ZrO2等。作为网目修饰氧化物，可举出WO3、Gd2O3、La2O3、Nb2O5等。作为中间氧化物，可举出TiO2、ZrO2、ZnO等。
包层玻璃配置成埋没纤芯玻璃，并包覆纤芯玻璃的各自的外周部。包层玻璃从光纤板基板2的入射面2a延伸至出射面2b。包层玻璃，与纤芯玻璃同样地，可含有：形成玻璃的网目的网目形成氧化物、与网目形成氧化物熔融而对玻璃的性质造成影响的网目修饰氧化物、以及具有网目形成氧化物及网目修饰氧化物的中间的性质的中间氧化物。包层玻璃的折射率小于纤芯玻璃的折射率。
吸光体玻璃呈比纤芯玻璃还细的纤维状，从光纤板基板2的入射面2a延伸至出射面2b。吸光体玻璃具有吸收从纤芯玻璃及包层玻璃泄漏的光(迷光)的性质。吸光体玻璃也可由玻璃组成物构成。玻璃组成物以SiO2为主成分，也可含有Fe2O3等。
发光层3为由具有量子阱结构的氮化物半导体层构成的层。发光层3具有：朝向光纤板基板2侧的一面3a、与位于该面3a的相反侧的另一面3b。此处的量子阱结构，除一般的量子阱结构外，还包含量子线结构、量子点结构。此外，氮化物半导体为包含Ga、In、Al的至少一种作为III族元素，并且主要包含N作为V族元素的化合物。
本实施方式中，如图2所示，发光层3具有GaN层6与InGaN层7交替层叠的层叠结构。发光层3，不具有作为缓冲层的InxGa1-xN(0≦x≦1)层或GaN层，构成量子阱结构的最外层的GaN层6构成一面3a及另一面3b。如果电子等入射于发光层3，则量子阱结构中形成电子及空穴的对，该电子及空穴的对在量子阱结构内在再结合的过程中产生荧光。在发光层3产生的荧光的至少一部分，入射于光纤板基板2的入射面2a，被纤芯玻璃导光并从出射面2b出射。
金属层4为具有防止电子等入射于发光层3时的带电的功能的层。此外，金属层4，具有反射在发光层3产生的荧光，并将该荧光效率良好地传递至光纤板基板2侧的功能。金属层4设于光纤板基板2与发光层3的接合面R的相反侧的面，即，发光层3的另一面3b。金属层4，例如通过Al等的金属的蒸镀，以比发光层3的厚度还充分小的厚度遍布发光层3的另一面3b的整体设置。
发光元件1中，上述的光纤板基板2与发光层3直接接合，形成接合面R。在本实施方式中，光纤板基板2的入射面2a与发光层3的一面3a，没有介有粘接剂等而是通过热压接或常温接合而被接合。图3的(a)及图3的(b)为通过热压接而被接合的光纤板基板与发光层的接合面附近的放大照片。图3的(a)是通过扫描型穿透电子显微镜解析光纤板基板的纤芯玻璃与发光层的接合面附近，图3的(b)是通过扫描型穿透电子显微镜解析光纤板基板的包层玻璃与发光层的接合面附近。由图3的(a)及图3的(b)所示结果能够确认，光纤板基板的纤芯玻璃及包层玻璃中的任一个均通过热压接而与发光层一体化，未介有粘接剂等地牢固地接合。
在发光元件1中，成为：通过将光纤板基板2的入射面2a与发光层3的一面3a热压接，发光层3的构成元素扩散至光纤板基板2内的状态。也可成为：光纤板基板2的构成元素扩散至发光层3内的状态。图4的(a)为光纤板基板的纤芯玻璃与发光层的接合面附近的成分分析结果。此外，图4的(b)为光纤板基板的包层玻璃与发光层的接合面附近的成分分析结果。这些图中，横轴表示距离，纵轴表示强度。距离50nm附近相当于光纤板基板的纤芯玻璃与发光层的接合面，比此更左侧为发光层，更右侧为光纤板基板。试样的加工，使用了聚焦离子束法。作为成分分析装置，使用日本电子股份有限公司制的原子分辨率分析电子显微镜(产品名：JEM-ARM200F DUAL-X)，将加速电压设为200kV。
由图4的(a)所示结果可知，发光层3中含有的Ga扩散至光纤板基板2的纤芯玻璃内。此外，也可知光纤板基板2的纤芯玻璃中含有的La扩散至发光层3内。由图4的(b)所示结果可知，发光层3中含有的In或Ga扩散至光纤板基板2的包层玻璃内。此外，也可知，光纤板基板2的包层玻璃中含有的Si扩散至发光层3内。通过发光层3的构成元素向光纤板基板2内的扩散，或光纤板基板2的构成元素向发光层3内的扩散，光纤板基板2与发光层3的接合强度充分地提高。
[发光元件的制造例]
图5为示出发光元件的制造工序的一例的流程图。如同图所示，发光元件1的制造工序构成为包含：发光层形成工序(步骤S01)、接合工序(步骤S02)、去除工序(步骤S03)、以及金属层形成工序(步骤S04)。
发光层形成工序，如图6的(a)所示，为使缓冲层12与由具有量子阱结构的氮化物半导体层构成的发光层3在辅助基板11上结晶生长的工序。缓冲层12及发光层3的形成，例如能够使用有机金属化学气相沉积(MOCVD)法。此处，辅助基板11为蓝宝石基板13。将蓝宝石基板13导入MOCVD装置的生长室，在氢气氛下进行热处理，进行表面的净化。接着，将基板温度升温至1075℃程度并在蓝宝石基板13上形成GaN的缓冲层12。在缓冲层12形成后，将基板温度降温至800℃程度，使GaN层6与InGaN层7交替生长而得到发光层3。
接合工序为将光纤板基板2与辅助基板11上的发光层3直接接合而形成接合体K的工序。此处，如图6的(b)所示，使辅助基板11上的发光层3的一面3a和光纤板基板2的入射面2a相向，将发光层3的一面3a与光纤板基板2的入射面2a热压接。热压接的条件例如为温度100℃～800℃，压力2kg/cm2～40kg/cm2。得到的接合体K中，发光层3的构成元素扩散至光纤板基板2内，光纤板基板2的构成元素扩散至发光层3内，从而实现光纤板基板2与发光层3的牢固的接合。
去除工序为从接合体K去除辅助基板11及缓冲层12的工序。对辅助基板11即蓝宝石基板13的去除，例如能够应用激光剥离(laser lift-off)。在此情况下，如图7的(a)所示，例如朝向蓝宝石基板13照射脉波振荡的高密度UV激光，使其到达GaN的缓冲层12。由此，在缓冲层12的界面附近GaN被分解成Ga与N，能够将蓝宝石基板13从缓冲层12剥离。
在剥离蓝宝石基板13后，如图7的(b)所示，通过蚀刻去除缓冲层12。GaN的缓冲层12化学性质稳定，因此，从确保蚀刻速度的观点出发，优选使用干蚀刻。作为干蚀刻的方法，例如可举出反应性离子蚀刻(RIE)、反应性离子束蚀刻(RIBE)、化学辅助离子束蚀刻(CAIBE)、电子回旋共振蚀刻(ECRE)等。另，与缓冲层12的去除同样地，也可通过蚀刻来实施蓝宝石基板13的去除。蓝宝石及GaN化学性质稳定，为硬度非常硬的物质，但也可通过磨削及研磨而加工。因此，作为去除蓝宝石基板13及GaN的缓冲层12的方法，也可采用通过磨削及研磨的加工。
金属层形成工序为在发光层3的另一面3b形成金属层4的工序。此处，如图8所示，在发光层3的另一面3b蒸镀Al而形成金属层4。从而，可得到图1所示的发光元件1。
[作用效果]
如以上说明那样，发光元件1中，光纤板基板2与发光层3被直接接合。此发光元件1中，不同于在蓝宝石基板13上隔着缓冲层而设置发光层3的目前的结构，能够避免入射于发光元件1的光的一部分以蓝宝石基板及缓冲层作为波导而扩散，谋求串扰的降低。通过使用光纤板基板2来代替蓝宝石基板，可提高在发光层3产生的荧光的收集效率。此外，能够避免在建构光检测模块时必须做透镜耦合，可扩展用途。
发光元件1中，光纤板基板2与发光层3通过热压接而被接合。由此，能够不使用粘结剂而将光纤板基板2与发光层3适当地直接接合。此外，发光元件1中，发光层3的构成元素扩散至光纤板基板2内，光纤板基板2的构成元素扩散至发光层3内。通过这样的构成元素的扩散，能够充分提高光纤板基板2与发光层3的接合强度。
发光元件1中，发光层3具有GaN层6与InGaN层7交替层叠而成的层叠结构。通过具有这样的层叠结构，能够在发光层3效率良好地地产生荧光。此外，层叠结构被直接接合于光纤板基板2，因此，能够将产生的荧光效率良好地取出至光纤板基板2侧。发光元件1中，在发光层3的另一面3b设有金属层4。通过此金属层4，能够防止电子等入射于发光层3时的带电。此外，通过光在金属层4的反射，能够将产生的荧光效率良好地取出至光纤板基板2侧。
图9的(a)为示出比较例中的荧光的点形状的图，图9的(b)为示出实施例中的荧光的点形状的图。此外，图10为示出实施例及比较例中的荧光的亮度分布的图。实施例中，与图1所示发光元件1同样地，使用将光纤板基板与发光层直接接合的样本，比较例中，使用在蓝宝石基板上隔着InGan缓冲层及GaN层设置发光层的样本。
比较例的样本中，如图9的(a)及图10所示，穿透蓝宝石基板而被取出至外部的荧光的半峰全宽为约50μm。与之相对地，实施例的样本中，如图9的(b)及图10所示，从光纤板基板被取出至外部的荧光的半峰全宽为约42μm。因此，能够确认：实施例中，在发光层产生的荧光的扩散变小，发挥串扰的抑制效果。
[发光元件的应用例]
上述的发光元件1，例如能够通过在光纤板基板2侧配置光检测器22，建构各种的光检测模块21。光检测器22通过固体检测元件或电子管器件而构成。作为固体检测元件，可举出CCD或CMOS等图像传感器、光电二极管阵列、雪崩光电二极管阵列、盖革(Geiger)模式下动作的雪崩光电二极管阵列、图像增强器(Image Intensifier)等。作为电子管器件，可举出光电倍增管、条纹(streak)管等。
从充分活用发光元件1的性能的观点出发，光检测器22也可为可将大量的光同时进行位置检测的多通道型的检测器，也可为具有时间分辨性能的检测器。作为可进行位置检测及时间分辨双方的检测器，例如可举出多阳极光电倍增管、条纹相机(streakcamera)、闸控ICCD相机、闸控ICMOS相机等。
图11的(a)所示光检测模块21A中，在发光元件1的后段侧配置有光检测器22。光检测器22具备光纤板23作为输入窗。光检测模块21A配置于真空腔室或真空管这类的真空容器M内。光检测模块21A例如可适用于扫描型电子显微镜的检测光学系统。在真空容器M内，在发光元件1的前段侧也可配置微通道板(未图示)。在此情况下，能够通过微通道板将荷电粒子变换成电子且倍增，因此，可取得微小的荷电粒子的图像及时间特性。
图11的(b)所示光检测模块21B中，在发光元件1的后段侧配置有光检测器22。光检测器22具备光纤板23作为输入窗。光检测模块21B中，在真空腔室或真空管这类的真空容器M内配置有发光元件1，在真空容器M的外部配置有光检测器22。在发光元件1与光检测器22之间，还配置有光纤板24。光纤板24，与发光元件1及光检测器22的光纤板23光学地耦合，并且作为真空容器M的窗材构成为保持真空容器M的真空气密。光检测模块21B，例如可在飞行时间质谱(TOF-MS)装置中代替目前的摄像装置而适用。与图11的(a)的情况同样地，在真空容器M内，在发光元件1的前段侧也可配置微通道板(未图示)。
图11的(c)所示光检测模块21C中，在发光元件1的后段侧配置有光检测器22。光检测器22具备光纤板23作为输入窗。光检测模块21C例如配置于大气中。光检测模块21C，例如，能够以光检测器22作为条纹管，在发光元件1的前段侧组合X射线源或针孔透镜等，从而适用于X射线条纹相机。发光元件1，针对其他的放射线也可发光，能够实施放射线的时间分辨观察。
图12为示出扫描型电子显微镜的结构例的示意图。同图所示的扫描型电子显微镜31，为多射束型的扫描型电子显微镜，构成为包含可出射多个一次电子线e1的电子线源32、上述的发光元件1、及检测光学系统33。电子线源32、试样S、发光元件1，配置于真空腔室34内。检测光学系统33，通过作为真空腔室34的窗材而保持真空腔室34的真空气密的光纤板35、及光检测器36而构成。光检测器36为具备光纤板37作为输入窗的多通道型的检测器，配置于大气中。
电子线源32朝向试样S出射多个一次电子线e1。多个一次电子线e1，经由光束分离器38而在从出射轴改变了轨道的状态下照射至试样S。试样S配置于平台39上，该平台39可在相对于多个一次电子线e1的入射轴正交的面方向上移动。如果从电子线源32出射的多个一次电子线e1照射于试样S，则从试样S的表面放出多个二次电子线e2。从试样S的表面放出的多个二次电子线e2，经由光束分离器38而朝多个一次电子线e1的出射轴的相反侧改变轨道，入射于发光元件1。在发光元件1，产生和入射的二次电子线e2相对应的荧光。在发光元件1产生的荧光，被导光至光纤板37并被导光至大气中，入射于光检测器36。光检测器36中，输出和接收的荧光相对应的检测讯号。将试样S的表面的一次电子线e1的位置与来自光检测器36的检测信号建立同步，从而便能得到试样S的像。
[变形例]
本公开不限于上述实施方式。上述实施方式中，作为实现光纤板基板2与发光层3的直接接合的手段，例示了热压接，但光纤板基板2与发光层3也可通过常温接合而直接接合。常温接合中，研磨光纤板基板2的入射面2a及发光层3的一面3a，并使研磨面彼此抵接。即使通过这样的常温接合，仍能够不使用粘接剂而将光纤板基板2与发光层3适当地直接接合。此外，通过常温接合，也可抑制热所造成的变形产生于光纤板基板2。另外，在进行常温接合的情况下，作为辅助基板11优选使用GaN基板。通过使用GaN基板作为辅助基板11，可较为抑制基板的翘曲，谋求常温接合的良率的提升。
如图13所示，也可以是，在光纤板基板2与发光层3的接合面R，在光纤板基板2及发光层3的至少一方设有：对于荧光的折射率为光纤板基板2与发光层3之间的折射率的中间层41。中间层41为例如通过SiN层、Ta3O5层、HfO2层或它们的组合而构成的层。在此情况下，通过在中间层41的折射率的调整，在光纤板基板2与发光层3的接合面R，能够使中间层41作为反射防止膜等功能性的层发挥功能。此外，含有其他的高折射率材料的多层膜设计也变得容易。
中间层41也可以是光纤板基板2的构成要素，也可以是发光层3的构成要素，也可以是光纤板基板2及发光层3双方的构成要素。在中间层41是光纤板基板2的构成要素的情况下，光纤板基板2的入射面2a通过中间层41构成。在中间层41是发光层3的构成要素的情况下，光纤板基板2的一面3a通过中间层41构成。图13例子中，中间层41作为发光层3的构成要素示出。
图14为示出形成中间层的情况的发光元件的制造工序的一例的流程图。如同图所示，此情况的发光元件1的制造工序，在发光层形成工序与接合工序之间具备中间层形成工序(步骤S05)。中间层形成工序为在光纤板基板2及发光层3的至少一方形成中间层41的工序。图15的例子中，在中间层形成工序中，在发光层3侧形成中间层41，其后将由中间层41构成的发光层3的一面3a与光纤板基板2的入射面2a热压接。在中间层形成工序，也可将中间层41形成于光纤板基板2侧。在中间层41由多层构成的情况下，也可将一部分的层形成于发光层3侧，将其余的层形成于光纤板基板2侧。
符号说明
1…发光元件、2…光纤板基板、3…发光层、4…金属层、6…GaN层(氮化物半导体层)、7…InGaN层(氮化物半导体层)、11…辅助基板、12…缓冲层、13…蓝宝石基板(辅助基板)、21(21A～21C)…光检测模块、22…光检测器、31…扫描型电子显微镜、32…电子线源、e1…一次电子线、e2…二次电子线、33…检测光学系统、41…中间层、R…接合面。

Claims (16)

1.一种发光元件，其具备：
对于荧光具有透明性的光纤板基板；及
由具有量子阱结构的氮化物半导体层构成的发光层，
所述光纤板基板与所述发光层被直接接合。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
所述光纤板基板与所述发光层通过热压接而被接合。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
所述光纤板基板与所述发光层通过常温接合而被接合。
4.根据权利要求1或2所述的发光元件，其中，
所述发光层的构成元素扩散至所述光纤板基板内。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的发光元件，其中，
所述发光层具有GaN层与InGaN层交替层叠的层叠结构。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的发光元件，其中，
在所述发光层，在所述光纤板基板与所述发光层的接合面的相反侧的面设有金属层。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的发光元件，其中，
在所述光纤板基板与所述发光层的接合面，在所述光纤板基板及所述发光层中的至少一方设有：对于所述荧光的折射率为所述光纤板基板与所述发光层之间的折射率的中间层。
8.根据权利要求7所述的发光元件，其中，
所述中间层通过SiN层、Ta3O5层、HfO2层或它们的组合而构成。
9.一种光检测模块，其具备：
根据权利要求1～8中任一项所述的发光元件；及
光检测器，相对于所述发光元件配置于所述光纤板基板侧。
10.根据权利要求9所述的光检测模块，其中，
所述光检测器通过固体检测元件或电子管元件而构成。
11.一种发光元件的制造方法，其具备：
发光层形成工序，使缓冲层、与由具有量子阱结构的氮化物半导体层构成的发光层在辅助基板上结晶生长；
接合工序，将对于荧光具有透明性的光纤板基板、与所述辅助基板上的所述发光层直接接合而形成接合体；及
去除工序，从所述接合体去除所述辅助基板及所述缓冲层。
12.根据权利要求11所述的发光元件的制造方法，其中，
所述发光层具有GaN层与InGaN层交替层叠的层叠结构，
所述缓冲层通过GaN层而构成。
13.根据权利要求11或12所述的发光元件的制造方法，其中，
在所述去除工序之后，具备：金属层形成工序，在所述发光层的、所述光纤板基板与所述发光层的接合面的相反侧的面形成金属层。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的发光元件的制造方法，其中，
在所述发光层形成工序与所述接合工序之间，具备：中间层形成工序，在所述光纤板基板及所述发光层中的至少一方形成：对于所述荧光的折射率为所述光纤板基板与所述发光层之间的折射率的中间层。
15.根据权利要求14所述的发光元件的制造方法，其中，
所述中间层通过SiN层、Ta3O5层、HfO2层或它们的组合而构成。
16.一种扫描型电子显微镜，其具备：
电子线源，朝向试样出射一次电子线；
根据权利要求1～8中任一项所述的发光元件，通过因所述一次电子线的照射而在所述试样产生的二次电子线的入射，从而产生荧光；及
检测光学系统，检测由所述发光元件产生的所述荧光。
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