JP2000011856A - 光電面及びその製造方法 - Google Patents
光電面及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 紫外光の短波長成分に対して感度を有する光
電面及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 紫外光に対して感度を有するIII族窒化
物からなる光吸収層１２及び熱膨張緩衝層１５を、III
族窒化物に対して良好な格子整合性を有するＬＧＯやＬ
ＡＯなどの基板を成長用基板として結晶のエピタキシャ
ル成長を行い、熱膨張緩衝層１５を、紫外光の短波長成
分など必要な波長領域の光に対して透過性を有する支持
基板１１に接着して、その後に成長用基板を除去するこ
とによって、格子欠陥の少ない良好な結晶状態の光吸収
層を形成することができ、紫外光に対して感度の高い光
電面など様々な光電面を実現することができる。
電面及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 紫外光に対して感度を有するIII族窒化
物からなる光吸収層１２及び熱膨張緩衝層１５を、III
族窒化物に対して良好な格子整合性を有するＬＧＯやＬ
ＡＯなどの基板を成長用基板として結晶のエピタキシャ
ル成長を行い、熱膨張緩衝層１５を、紫外光の短波長成
分など必要な波長領域の光に対して透過性を有する支持
基板１１に接着して、その後に成長用基板を除去するこ
とによって、格子欠陥の少ない良好な結晶状態の光吸収
層を形成することができ、紫外光に対して感度の高い光
電面など様々な光電面を実現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体からなる光
電面、特に可視光及び紫外光に対して感度を有する光電
面とその製造方法に関するものである。
電面、特に可視光及び紫外光に対して感度を有する光電
面とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、紫外光に対して感度を有する半導
体光電面として、GaN等のIII族窒化物の結晶によるもの
が注目されている。そのような光電面として、例えば特
開昭６１−２６７３７４号において、Al2O3（サファイ
ア）基板上にAlxGa1-xN（x＞0）層を形成した光電面が
示されている。Al2O3は六方晶構造を持ち取り扱いが容
易であるので、例えば発光デバイスの分野での青色ＬＥ
Ｄ等、III族窒化物の結晶成長用の基板として広く用い
られている。
体光電面として、GaN等のIII族窒化物の結晶によるもの
が注目されている。そのような光電面として、例えば特
開昭６１−２６７３７４号において、Al2O3（サファイ
ア）基板上にAlxGa1-xN（x＞0）層を形成した光電面が
示されている。Al2O3は六方晶構造を持ち取り扱いが容
易であるので、例えば発光デバイスの分野での青色ＬＥ
Ｄ等、III族窒化物の結晶成長用の基板として広く用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
Al2O3とIII族窒化物との格子定数は大きく異なり、格子
整合は良好ではない。例えばAl2O3(0001)及びGaN(0001)
の格子定数差は−１３．０７％であり、これによる両者
間の格子不整合に起因して、格子歪みや転位等の結晶欠
陥が生じる。半導体光電面として用いた場合、これらの
結晶欠陥は量子効率の低下を引き起こし、光電面として
の感度に悪影響を及ぼす。
Al2O3とIII族窒化物との格子定数は大きく異なり、格子
整合は良好ではない。例えばAl2O3(0001)及びGaN(0001)
の格子定数差は−１３．０７％であり、これによる両者
間の格子不整合に起因して、格子歪みや転位等の結晶欠
陥が生じる。半導体光電面として用いた場合、これらの
結晶欠陥は量子効率の低下を引き起こし、光電面として
の感度に悪影響を及ぼす。
【０００４】特に、紫外光に感度を有する半導体光電面
について考えた場合、Al2O3基板は波長約１４０nm以下
の紫外光をほとんど透過しない。しかし、光電子増倍管
などの電子管では例えば１２０nm程度のさらに短波長な
紫外光成分への感度を要求される場合があり、したがっ
て、III族窒化物による光電面がこのような短波長の紫
外光成分に対しても感度を有しているにもかかわらず、
Al2O3基板を用いた場合には、このような用途に適した
半導体光電面を提供することができない。
について考えた場合、Al2O3基板は波長約１４０nm以下
の紫外光をほとんど透過しない。しかし、光電子増倍管
などの電子管では例えば１２０nm程度のさらに短波長な
紫外光成分への感度を要求される場合があり、したがっ
て、III族窒化物による光電面がこのような短波長の紫
外光成分に対しても感度を有しているにもかかわらず、
Al2O3基板を用いた場合には、このような用途に適した
半導体光電面を提供することができない。
【０００５】またAl2O3基板は、紫外光の透過によって
燐光を生じる。燐光とは光の照射後およそ数秒の間にわ
たって残存する発光現象のことをいう。このような燐光
は、光電子増倍管などにおいて、時間分解特性やＳ／Ｎ
比などの劣化を引き起こす原因となる。
燐光を生じる。燐光とは光の照射後およそ数秒の間にわ
たって残存する発光現象のことをいう。このような燐光
は、光電子増倍管などにおいて、時間分解特性やＳ／Ｎ
比などの劣化を引き起こす原因となる。
【０００６】格子整合については六方晶SiC（6H-SiC）
(0001)がAl2O3(0001)よりもGaN(0001)などに対して良い
整合性を有するが、ｃ軸方向に微細孔があり真空気密が
保てないので、透過型光電面に対しては適用できない。
(0001)がAl2O3(0001)よりもGaN(0001)などに対して良い
整合性を有するが、ｃ軸方向に微細孔があり真空気密が
保てないので、透過型光電面に対しては適用できない。
【０００７】III族窒化物と良好に格子整合する基板と
して、現在LiGaO2（以下「ＬＧＯ」という。）(001)及
びLiAlO2（以下「ＬＡＯ」という。）(100)が知られて
いる。例えばGaN(0001)面との格子定数差はａ軸方向で
各々０．１９％及び−１．４５％と小さい。しかし、Ｌ
ＧＯ及びＬＡＯは、各々波長２２０nm及び１９０nm以上
の紫外光しか透過しないので、これより短い波長の紫外
光の検出を行う場合の基板には適用できない。
して、現在LiGaO2（以下「ＬＧＯ」という。）(001)及
びLiAlO2（以下「ＬＡＯ」という。）(100)が知られて
いる。例えばGaN(0001)面との格子定数差はａ軸方向で
各々０．１９％及び−１．４５％と小さい。しかし、Ｌ
ＧＯ及びＬＡＯは、各々波長２２０nm及び１９０nm以上
の紫外光しか透過しないので、これより短い波長の紫外
光の検出を行う場合の基板には適用できない。
【０００８】本発明は、紫外光成分を含む入射光を透過
する基板と、格子欠陥が少ない良好な結晶として形成さ
れた、紫外光に感度を有するIII族窒化物からなる光吸
収層とを備えることによって、特に紫外光領域に高い感
度を有する光電面を提供することを目的とする。
する基板と、格子欠陥が少ない良好な結晶として形成さ
れた、紫外光に感度を有するIII族窒化物からなる光吸
収層とを備えることによって、特に紫外光領域に高い感
度を有する光電面を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による請求項１に記載の光電面は、ｐ
型を示すIII族窒化物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦
1、0≦x＋y≦1）からなる光吸収層と、光吸収層で吸収
される入射光を透過する支持基板と、光吸収層と支持基
板との間に形成されて光吸収層の熱膨張係数と支持基板
の熱膨張係数との間の熱膨張係数を持つ熱膨張緩衝層と
を有することを特徴とする。
るために、本発明による請求項１に記載の光電面は、ｐ
型を示すIII族窒化物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦
1、0≦x＋y≦1）からなる光吸収層と、光吸収層で吸収
される入射光を透過する支持基板と、光吸収層と支持基
板との間に形成されて光吸収層の熱膨張係数と支持基板
の熱膨張係数との間の熱膨張係数を持つ熱膨張緩衝層と
を有することを特徴とする。
【００１０】III族窒化物からなる光吸収層は、紫外
光、特にその短波長成分まで高い感度を持つが、例えば
そのような紫外光成分に対して透過性のある支持基板が
熱膨張緩衝層を介して接合されていることで、良好な接
合状態を有して、かつ紫外光に対して高い感度を有する
光電面が実現できる。
光、特にその短波長成分まで高い感度を持つが、例えば
そのような紫外光成分に対して透過性のある支持基板が
熱膨張緩衝層を介して接合されていることで、良好な接
合状態を有して、かつ紫外光に対して高い感度を有する
光電面が実現できる。
【００１１】さらに、請求項２に記載の光電面は、請求
項１に記載の光電面において、光吸収層の熱膨張緩衝層
に接する面と反対側の面上に、アルカリ金属またはアル
カリ金属の化合物からなる被覆層をさらに有することを
特徴とする。
項１に記載の光電面において、光吸収層の熱膨張緩衝層
に接する面と反対側の面上に、アルカリ金属またはアル
カリ金属の化合物からなる被覆層をさらに有することを
特徴とする。
【００１２】光吸収層の表面にさらにアルカリ金属また
はアルカリ金属の化合物からなる被覆層を有することに
よって、表面の真空準位を下げて光電子放出の効率をさ
らに高めた光電面が実現できる。
はアルカリ金属の化合物からなる被覆層を有することに
よって、表面の真空準位を下げて光電子放出の効率をさ
らに高めた光電面が実現できる。
【００１３】また、請求項３に記載の光電面の製造方法
は、支持基板上にIII族窒化物からなる結晶層を有する
光電面の製造方法において、成長用基板の上に、III族
窒化物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦
1）からなる光吸収層と、光吸収層の熱膨張係数と支持
基板の熱膨張係数との間の熱膨張係数を持つ熱膨張緩衝
層とを順次形成する第１の工程と、熱膨張緩衝層の光吸
収層に接する面と反対側の面上に、光吸収層で吸収され
る入射光を透過する支持基板を接着する第２の工程と、
成長用基板を除去する第３の工程とを有することを特徴
とする。
は、支持基板上にIII族窒化物からなる結晶層を有する
光電面の製造方法において、成長用基板の上に、III族
窒化物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦
1）からなる光吸収層と、光吸収層の熱膨張係数と支持
基板の熱膨張係数との間の熱膨張係数を持つ熱膨張緩衝
層とを順次形成する第１の工程と、熱膨張緩衝層の光吸
収層に接する面と反対側の面上に、光吸収層で吸収され
る入射光を透過する支持基板を接着する第２の工程と、
成長用基板を除去する第３の工程とを有することを特徴
とする。
【００１４】このような製造方法によれば、III族窒化
物に対する格子整合が良好な基板を結晶の成長用基板と
して用い、その上でIII族窒化物からなる光吸収層の結
晶を形成することによって、格子欠陥が少ない良好な結
晶を成長させることができる。さらに、例えば紫外光の
短波長成分など、必要な波長成分に対して透過性のある
支持基板を、光吸収層との熱膨張係数差を緩和するため
の熱膨張緩衝層を介して光吸収層に接合し、その後に成
長用基板を除去することによって、これまで結晶成長が
困難であった基板に対してもIII族窒化物の結晶による
光吸収層を適用することが可能となり、紫外光に対して
高い感度を有する光電面など、請求項１に示した構成に
よる様々な光電面を製造することが可能となる。
物に対する格子整合が良好な基板を結晶の成長用基板と
して用い、その上でIII族窒化物からなる光吸収層の結
晶を形成することによって、格子欠陥が少ない良好な結
晶を成長させることができる。さらに、例えば紫外光の
短波長成分など、必要な波長成分に対して透過性のある
支持基板を、光吸収層との熱膨張係数差を緩和するため
の熱膨張緩衝層を介して光吸収層に接合し、その後に成
長用基板を除去することによって、これまで結晶成長が
困難であった基板に対してもIII族窒化物の結晶による
光吸収層を適用することが可能となり、紫外光に対して
高い感度を有する光電面など、請求項１に示した構成に
よる様々な光電面を製造することが可能となる。
【００１５】さらに、請求項４に記載の光電面の製造方
法は、請求項３に記載の光電面の製造方法において、光
吸収層の熱膨張緩衝層に接する面と反対側の面上に、ア
ルカリ金属またはアルカリ金属の化合物からなる被覆層
を形成する第４の工程をさらに有することを特徴とす
る。
法は、請求項３に記載の光電面の製造方法において、光
吸収層の熱膨張緩衝層に接する面と反対側の面上に、ア
ルカリ金属またはアルカリ金属の化合物からなる被覆層
を形成する第４の工程をさらに有することを特徴とす
る。
【００１６】アルカリ金属またはアルカリ金属の化合物
からなる被覆層を光吸収層の表面上にさらに形成する工
程を有することによって請求項２に示したような、より
光電子放出の効率の高い光電面を製造することが可能と
なる。
からなる被覆層を光吸収層の表面上にさらに形成する工
程を有することによって請求項２に示したような、より
光電子放出の効率の高い光電面を製造することが可能と
なる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による光
電面及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に
説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同
一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の
寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
電面及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に
説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同
一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の
寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１８】図１の断面図には、本発明が適用される紫
外光に感度を有する光電面１０の一実施形態が、透過型
光電面として機能するような構成で示されている。この
光電面１０では、図１に矢印で示される紫外光などの入
射光（ｈν）が透過する支持基板１１上に、熱膨張緩衝
層１５と、光吸収層１２とが、波長にして紫外光領域の
バンドギャップエネルギーを有するIII族窒化物であるI
nN、AlN、GaNのいずれかの結晶又はそれらを組み合わせ
た混晶InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦
1）によって順次形成されている。このとき支持基板１
１としては、紫外光に対して高い透過性を有する基板が
用いられる。III族窒化物からなる光吸収層１２は紫外
光に対して高い感度を有しているので、このような構成
による光電面１０によって、紫外光に対する感度の高い
光電面が実現できる。短波長側の測定限界については、
用いる支持基板１１の紫外光の短波長成分に対する透過
性によって、およそ１２０nmから３５０nmまでの範囲で
選択可能である。また、長波長側の測定限界について
は、光吸収層１２の組成比x及びyを変えることにより、
およそ２００nmから６５０nmまでの範囲で選択可能であ
る。
外光に感度を有する光電面１０の一実施形態が、透過型
光電面として機能するような構成で示されている。この
光電面１０では、図１に矢印で示される紫外光などの入
射光（ｈν）が透過する支持基板１１上に、熱膨張緩衝
層１５と、光吸収層１２とが、波長にして紫外光領域の
バンドギャップエネルギーを有するIII族窒化物であるI
nN、AlN、GaNのいずれかの結晶又はそれらを組み合わせ
た混晶InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦
1）によって順次形成されている。このとき支持基板１
１としては、紫外光に対して高い透過性を有する基板が
用いられる。III族窒化物からなる光吸収層１２は紫外
光に対して高い感度を有しているので、このような構成
による光電面１０によって、紫外光に対する感度の高い
光電面が実現できる。短波長側の測定限界については、
用いる支持基板１１の紫外光の短波長成分に対する透過
性によって、およそ１２０nmから３５０nmまでの範囲で
選択可能である。また、長波長側の測定限界について
は、光吸収層１２の組成比x及びyを変えることにより、
およそ２００nmから６５０nmまでの範囲で選択可能であ
る。
【００１９】図２（ａ）〜（ｄ）の断面図には、本発明
による透過型光電面の製造方法が概略的に示されてい
る。なおここでは、形成される光電面の基板及び結晶の
層構造のみを示し、製造に用いられる成長室などの設備
や、また装置等については図示しない。
による透過型光電面の製造方法が概略的に示されてい
る。なおここでは、形成される光電面の基板及び結晶の
層構造のみを示し、製造に用いられる成長室などの設備
や、また装置等については図示しない。
【００２０】なお、光吸収層等の結晶形成を成長用の基
板上で行って別の基板に接着し、その後に成長用の基板
を除去する光電面の製造方法については、例えばＶ族元
素としてAsを用いたGaAsなどのIII−Ｖ族化合物半導体
について特開平９−１８０６３３号に開示されたものが
あるが、III族窒化物についてのそのような先行技術は
なく、また例えばGaAsとGaNとではその特性が大きく異
なり、したがって違った形態での製造方法が必要であ
る。
板上で行って別の基板に接着し、その後に成長用の基板
を除去する光電面の製造方法については、例えばＶ族元
素としてAsを用いたGaAsなどのIII−Ｖ族化合物半導体
について特開平９−１８０６３３号に開示されたものが
あるが、III族窒化物についてのそのような先行技術は
なく、また例えばGaAsとGaNとではその特性が大きく異
なり、したがって違った形態での製造方法が必要であ
る。
【００２１】本発明による光電面１０の製造において
は、まず第１の工程として分子線エピタキシー（Molecu
lar-Beam Epitaxy：ＭＢＥ）法による結晶成長が行われ
る。光電面１０の結晶成長は、III族窒化物に対して良
好な格子整合性を有する成長用基板１４上において行わ
れ、そのような成長用基板１４としては、例えばＬＧＯ
(001)基板が用いられる。ＬＧＯ(001)面は例えばGaNと
の格子定数差が０．１９％、熱膨張係数差が７．３３％
といずれも小さく、したがって格子歪みや転位等の結晶
欠陥の少ない良好なIII族窒化物層を形成することがで
きる。
は、まず第１の工程として分子線エピタキシー（Molecu
lar-Beam Epitaxy：ＭＢＥ）法による結晶成長が行われ
る。光電面１０の結晶成長は、III族窒化物に対して良
好な格子整合性を有する成長用基板１４上において行わ
れ、そのような成長用基板１４としては、例えばＬＧＯ
(001)基板が用いられる。ＬＧＯ(001)面は例えばGaNと
の格子定数差が０．１９％、熱膨張係数差が７．３３％
といずれも小さく、したがって格子歪みや転位等の結晶
欠陥の少ない良好なIII族窒化物層を形成することがで
きる。
【００２２】まず、成長用基板１４をアセトン及びメタ
ノールで各々１０分間づつ超音波洗浄した後、乾燥窒素
を吹き付けて乾燥させる。さらに準備室に入れて１０-7
torr程度まで真空引きし、約５００℃まで加熱して表面
の不純物や水分等を除去する。
ノールで各々１０分間づつ超音波洗浄した後、乾燥窒素
を吹き付けて乾燥させる。さらに準備室に入れて１０-7
torr程度まで真空引きし、約５００℃まで加熱して表面
の不純物や水分等を除去する。
【００２３】不純物等の除去処理が行われた成長用基板
１４は、成長室に搬送される。成長室は液体窒素のシュ
ラウドを備え、１０-9〜１０-10torrの高真空に保たれ
ている。ここで、成長用基板１４の表面をさらに清浄に
するため、成長用基板１４をエピタキシャル成長を行う
温度よりも高い約８００℃まで再び加熱する。成長室を
上記のように高真空に保っていることによって、成長用
基板１４の表面をより清浄化することができ、これによ
って、ＭＢＥ法は通常のエピタキシャル成長よりも低温
でエピタキシャル成長を行うことができる。また、ＬＧ
Ｏは約８５０℃で分解してしまうため、清浄化の処理及
びエピタキシャル成長等はこれよりも低い温度で行う必
要がある。
１４は、成長室に搬送される。成長室は液体窒素のシュ
ラウドを備え、１０-9〜１０-10torrの高真空に保たれ
ている。ここで、成長用基板１４の表面をさらに清浄に
するため、成長用基板１４をエピタキシャル成長を行う
温度よりも高い約８００℃まで再び加熱する。成長室を
上記のように高真空に保っていることによって、成長用
基板１４の表面をより清浄化することができ、これによ
って、ＭＢＥ法は通常のエピタキシャル成長よりも低温
でエピタキシャル成長を行うことができる。また、ＬＧ
Ｏは約８５０℃で分解してしまうため、清浄化の処理及
びエピタキシャル成長等はこれよりも低い温度で行う必
要がある。
【００２４】以下では、光吸収層１２としてInxGa1-xN
（0≦x≦1）を用いる場合の実施形態について説明す
る。エピタキシャル成長には、III族元素源として金属
ガリウム（Ga）及び金属インジウム（In）が、またｐ型
ドーパントのドーパント元素源として金属マグネシウム
（Mg）が用いられる。一方、Ｖ族元素源として窒素ガス
（N2）が用いられる。窒素ガスは安定で反応性が乏しい
ので、高周波電圧、例えば１３．５６MHzの高周波電
圧、を印加して、反応性の高い状態にしておく。また、
III族元素源及びドーパント元素源の各坩堝の温度も成
長用基板１４の温度を上げると同時に上げておく。その
温度は、金属ガリウムに対して約９００℃、金属インジ
ウムに対して約８００℃、金属マグネシウムに対して約
３００℃である。
（0≦x≦1）を用いる場合の実施形態について説明す
る。エピタキシャル成長には、III族元素源として金属
ガリウム（Ga）及び金属インジウム（In）が、またｐ型
ドーパントのドーパント元素源として金属マグネシウム
（Mg）が用いられる。一方、Ｖ族元素源として窒素ガス
（N2）が用いられる。窒素ガスは安定で反応性が乏しい
ので、高周波電圧、例えば１３．５６MHzの高周波電
圧、を印加して、反応性の高い状態にしておく。また、
III族元素源及びドーパント元素源の各坩堝の温度も成
長用基板１４の温度を上げると同時に上げておく。その
温度は、金属ガリウムに対して約９００℃、金属インジ
ウムに対して約８００℃、金属マグネシウムに対して約
３００℃である。
【００２５】成長用基板１４の清浄化のための８００℃
での加熱処理は約３０分行い、その後基板温度を約７５
０℃まで下げて設定する。III族元素源及びドーパント
元素源の各坩堝の温度、及び成長用基板１４の温度が上
記した所定の温度に達したら、金属ガリウム源、金属イ
ンジウム源、金属マグネシウム源及び窒素ガス源のシャ
ッターを開けて、III族窒化物であるInxGa1-xN（0≦x≦
1）からなる光吸収層１２のエピタキシャル成長を開始
する。透過型光電面においては、光吸収層１２の厚さ
は、電子の拡散長程度とする必要がある。その厚さは、
InxGa1-xN（0≦x≦1）においては１００nm程度である。
での加熱処理は約３０分行い、その後基板温度を約７５
０℃まで下げて設定する。III族元素源及びドーパント
元素源の各坩堝の温度、及び成長用基板１４の温度が上
記した所定の温度に達したら、金属ガリウム源、金属イ
ンジウム源、金属マグネシウム源及び窒素ガス源のシャ
ッターを開けて、III族窒化物であるInxGa1-xN（0≦x≦
1）からなる光吸収層１２のエピタキシャル成長を開始
する。透過型光電面においては、光吸収層１２の厚さ
は、電子の拡散長程度とする必要がある。その厚さは、
InxGa1-xN（0≦x≦1）においては１００nm程度である。
【００２６】光吸収層１２に続いて、InyGa1-yN（0≦y
≦1）からなる熱膨張緩衝層１５を形成する。この層
は、光吸収層１２の熱膨張係数と、後に接着する支持基
板１１の熱膨張係数との間の値の熱膨張係数を有し、光
吸収層１２と支持基板１１との熱膨張係数差を緩和し
て、良好な接合を実現するためのものである。本実施形
態においては後述するように、支持基板１１として熱膨
張係数がａ軸方向について１３．１×１０-6/KであるMg
F2(001)を用いているが、III族窒化物の単結晶であるIn
N(0001)、AlN(0001)及びGaN(0001)において最もMgF2(00
1)との熱膨張係数差が小さいのはGaN(0001)であるの
で、光吸収層１２及び熱膨張緩衝層１５の混晶の組成比
においてy≦xとして、熱膨張緩衝層１５においてGaNの
割合が光吸収層１２と同等かもしくは多い構造とする。
さらに、より熱膨張係数差を小さくするために、熱膨張
緩衝層１５の形成中にGaNの組成比を増やしていくよう
に、III族元素源を制御して、最終的にGaNのみの組成に
なるようなグレーデッド（graded）構造を有するように
熱膨張緩衝層１５を形成しても良い。なお、次の工程で
の接着を良好に行うため、熱膨張緩衝層１５の表面は数
nm以下の平坦性を持つように形成する。
≦1）からなる熱膨張緩衝層１５を形成する。この層
は、光吸収層１２の熱膨張係数と、後に接着する支持基
板１１の熱膨張係数との間の値の熱膨張係数を有し、光
吸収層１２と支持基板１１との熱膨張係数差を緩和し
て、良好な接合を実現するためのものである。本実施形
態においては後述するように、支持基板１１として熱膨
張係数がａ軸方向について１３．１×１０-6/KであるMg
F2(001)を用いているが、III族窒化物の単結晶であるIn
N(0001)、AlN(0001)及びGaN(0001)において最もMgF2(00
1)との熱膨張係数差が小さいのはGaN(0001)であるの
で、光吸収層１２及び熱膨張緩衝層１５の混晶の組成比
においてy≦xとして、熱膨張緩衝層１５においてGaNの
割合が光吸収層１２と同等かもしくは多い構造とする。
さらに、より熱膨張係数差を小さくするために、熱膨張
緩衝層１５の形成中にGaNの組成比を増やしていくよう
に、III族元素源を制御して、最終的にGaNのみの組成に
なるようなグレーデッド（graded）構造を有するように
熱膨張緩衝層１５を形成しても良い。なお、次の工程で
の接着を良好に行うため、熱膨張緩衝層１５の表面は数
nm以下の平坦性を持つように形成する。
【００２７】また、透過型光電面として用いる場合、熱
膨張緩衝層１５を光が透過して光吸収層１２に効率良く
到達し吸収されるために、熱膨張緩衝層１５の結晶のバ
ンドギャップは、光吸収層１２の結晶のバンドギャップ
と同等もしくは大きくなければならない。上記の構成に
よる熱膨張緩衝層１５は、この条件をも満たしている。
膨張緩衝層１５を光が透過して光吸収層１２に効率良く
到達し吸収されるために、熱膨張緩衝層１５の結晶のバ
ンドギャップは、光吸収層１２の結晶のバンドギャップ
と同等もしくは大きくなければならない。上記の構成に
よる熱膨張緩衝層１５は、この条件をも満たしている。
【００２８】熱膨張緩衝層１５の膜厚が約１μmまで成
長したら、各金属源のシャッターを閉め、基板温度及び
各金属源の坩堝の温度を下げる。窒素ガス源のシャッタ
ーについては基板温度が約５００℃以下になるまで開け
たままとする。これは、結晶中から窒素が抜けないよう
にするためである。基板温度が約５００℃以下になった
ら窒素ガス源のシャッターを閉じ、さらに約３００℃ま
で下がったところで、基板を準備室に搬送し、準備室を
窒素リークして大気圧に戻して基板を取り出す。図２
（ａ）は、このようにして成長・形成された結晶の断面
図である。
長したら、各金属源のシャッターを閉め、基板温度及び
各金属源の坩堝の温度を下げる。窒素ガス源のシャッタ
ーについては基板温度が約５００℃以下になるまで開け
たままとする。これは、結晶中から窒素が抜けないよう
にするためである。基板温度が約５００℃以下になった
ら窒素ガス源のシャッターを閉じ、さらに約３００℃ま
で下がったところで、基板を準備室に搬送し、準備室を
窒素リークして大気圧に戻して基板を取り出す。図２
（ａ）は、このようにして成長・形成された結晶の断面
図である。
【００２９】次に、熱膨張緩衝層１５の光吸収層１２と
反対側の面に、支持基板１１を接着（ボンディング）す
る第２の工程を行う。本実施形態では、支持基板１１と
してMgF2からなる基板を用いる。MgF2基板は波長約１２
０nmまでの紫外光を透過するので、透過型光電面として
用いたときに、１４０nm以下の紫外光を透過しないAl2O
3基板よりもさらに短波長の紫外光の検出が可能とな
る。このMgF2からなる支持基板１１は約５００℃で分解
し始めるので、接着はそれ以下の温度で行う必要があ
る。また支持基板１１の、熱膨張緩衝層１５を接着する
側の面は、研磨によって数nm以下の平坦性を出してお
く。
反対側の面に、支持基板１１を接着（ボンディング）す
る第２の工程を行う。本実施形態では、支持基板１１と
してMgF2からなる基板を用いる。MgF2基板は波長約１２
０nmまでの紫外光を透過するので、透過型光電面として
用いたときに、１４０nm以下の紫外光を透過しないAl2O
3基板よりもさらに短波長の紫外光の検出が可能とな
る。このMgF2からなる支持基板１１は約５００℃で分解
し始めるので、接着はそれ以下の温度で行う必要があ
る。また支持基板１１の、熱膨張緩衝層１５を接着する
側の面は、研磨によって数nm以下の平坦性を出してお
く。
【００３０】支持基板１１及び熱膨張緩衝層１５の接着
する各表面は、酸素で処理して酸素終端とし、この酸素
を介して接着を行う。必要な処理を終えた支持基板１１
及び熱膨張緩衝層１５の接着面を接合し、加圧のための
バネを有するジグによって固定し、バネ荷重によって加
圧しつつ、電気炉中において約４００℃で約３０分間焼
成を行う。加圧する荷重はバネの長さによって調節する
ことができるが、基板や結晶の割れ等を防ぐため、２０
kg/cm2以下の圧力を均一に加圧する。また、加熱時には
急激な温度変化による基板や結晶の破損を防ぐため、１
〜５℃／分程度の遅い上昇速度で昇温を行う。所定の時
間の加圧・加熱処理が終了したら、再び１〜５℃／分程
度の遅い速度で温度を下げ、約５０℃まで下がったら、
電気炉から基板を取り出し、接着を終了する。このよう
にして、図２（ｂ）に示すように支持基板１１と熱膨張
緩衝層１５とが接着される。
する各表面は、酸素で処理して酸素終端とし、この酸素
を介して接着を行う。必要な処理を終えた支持基板１１
及び熱膨張緩衝層１５の接着面を接合し、加圧のための
バネを有するジグによって固定し、バネ荷重によって加
圧しつつ、電気炉中において約４００℃で約３０分間焼
成を行う。加圧する荷重はバネの長さによって調節する
ことができるが、基板や結晶の割れ等を防ぐため、２０
kg/cm2以下の圧力を均一に加圧する。また、加熱時には
急激な温度変化による基板や結晶の破損を防ぐため、１
〜５℃／分程度の遅い上昇速度で昇温を行う。所定の時
間の加圧・加熱処理が終了したら、再び１〜５℃／分程
度の遅い速度で温度を下げ、約５０℃まで下がったら、
電気炉から基板を取り出し、接着を終了する。このよう
にして、図２（ｂ）に示すように支持基板１１と熱膨張
緩衝層１５とが接着される。
【００３１】次に、成長用基板１４を除去する第３の工
程を行う。本実施形態で用いたＬＧＯからなる成長用基
板１４は、フッ酸によって溶解除去することができる。
除去が終了したら純水で洗浄し、メタノール置換した後
乾燥窒素を吹き付けて乾燥させる。これによって基板及
び結晶は図２（ｃ）の形態となる。
程を行う。本実施形態で用いたＬＧＯからなる成長用基
板１４は、フッ酸によって溶解除去することができる。
除去が終了したら純水で洗浄し、メタノール置換した後
乾燥窒素を吹き付けて乾燥させる。これによって基板及
び結晶は図２（ｃ）の形態となる。
【００３２】最後に、図２（ｄ）に示すようにIII族窒
化物の結晶の周囲に例えばCu、Ni、Crなどの金属を蒸着
して、透過型光電面として実際に使用するための電極１
３を形成する。
化物の結晶の周囲に例えばCu、Ni、Crなどの金属を蒸着
して、透過型光電面として実際に使用するための電極１
３を形成する。
【００３３】以上、ＭＢＥ法によってInxGa1-xN（0≦x
≦1）からなる光吸収層１２を有する光電面１０を製造
する方法についての実施形態を示したが、光吸収層１２
はInxGa1-xN（0≦x≦1）に限るものではなく、この他の
III族窒化物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
＋y≦1）を用いても良い。ただし、光吸収層１２と支持
基板１１との間に形成される熱膨張緩衝層１５について
は、熱膨張緩衝層１５の結晶のバンドギャップが光吸収
層１２の結晶のバンドギャップと同等もしくは大きく、
また、光吸収層１２と支持基板１１との熱膨張係数差を
緩和するように構成されなければならない。光吸収層１
２及び支持基板１１の熱膨張係数が同程度であれば、熱
膨張緩衝層１５を設けない構成とすることも可能であ
る。
≦1）からなる光吸収層１２を有する光電面１０を製造
する方法についての実施形態を示したが、光吸収層１２
はInxGa1-xN（0≦x≦1）に限るものではなく、この他の
III族窒化物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
＋y≦1）を用いても良い。ただし、光吸収層１２と支持
基板１１との間に形成される熱膨張緩衝層１５について
は、熱膨張緩衝層１５の結晶のバンドギャップが光吸収
層１２の結晶のバンドギャップと同等もしくは大きく、
また、光吸収層１２と支持基板１１との熱膨張係数差を
緩和するように構成されなければならない。光吸収層１
２及び支持基板１１の熱膨張係数が同程度であれば、熱
膨張緩衝層１５を設けない構成とすることも可能であ
る。
【００３４】また、成長用基板１４と光吸収層１２との
格子整合性をさらに高める必要がある場合には、成長用
基板１４の格子定数と光吸収層１２の格子定数との間の
値の格子定数を有する結晶からなる格子整合緩衝層１６
を、第１の工程において成長用基板１４と光吸収層１２
との間にさらに形成しても良い。格子整合緩衝層１６を
形成した場合の、第１の工程終了後の図２（ａ）に対応
する基板及び結晶の層構造を図３に示す。例えば、光吸
収層１２として結晶AlxGa1-xN（0≦x≦1）を用いた場合
には、厚さ約３０nmのGaN、あるいはy＜xであるAlyGa
1-yN（0≦y≦1）からなる格子整合緩衝層１６をエピタ
キシャル成長により形成することによって、格子整合を
さらに高めてより良好な光吸収層１２のAlxGa1-xNの結
晶成長を行うことができる。
格子整合性をさらに高める必要がある場合には、成長用
基板１４の格子定数と光吸収層１２の格子定数との間の
値の格子定数を有する結晶からなる格子整合緩衝層１６
を、第１の工程において成長用基板１４と光吸収層１２
との間にさらに形成しても良い。格子整合緩衝層１６を
形成した場合の、第１の工程終了後の図２（ａ）に対応
する基板及び結晶の層構造を図３に示す。例えば、光吸
収層１２として結晶AlxGa1-xN（0≦x≦1）を用いた場合
には、厚さ約３０nmのGaN、あるいはy＜xであるAlyGa
1-yN（0≦y≦1）からなる格子整合緩衝層１６をエピタ
キシャル成長により形成することによって、格子整合を
さらに高めてより良好な光吸収層１２のAlxGa1-xNの結
晶成長を行うことができる。
【００３５】成長用基板１４については、本実施形態で
はＬＧＯ(001)基板を用いたが、例えばＬＡＯ(100)、六
方晶SiC（6H-SiC）(0001)、ZnO(0001)など、III族窒化
物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦1）と
ａ軸方向の格子定数が近い基板を用いても良い。これら
の基板のIII族窒化物との格子定数差は図４に示してあ
る。また、結晶の成長法については、有機金属化合物化
学蒸着（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition：
ＭＯＣＶＤ）法を用いても良い。ただしその場合、ＬＧ
Ｏ、ＬＡＯ及びZnOなどの成長用基板１４は水素と反応
する場合があるので、キャリアガスとしては窒素ガスを
用いるのが好ましい。また、例えばＬＧＯは前述したよ
うに約８５０℃で分解するので、それ以下の温度で処理
及び成長を行う必要がある。
はＬＧＯ(001)基板を用いたが、例えばＬＡＯ(100)、六
方晶SiC（6H-SiC）(0001)、ZnO(0001)など、III族窒化
物InxAlyGa1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦1）と
ａ軸方向の格子定数が近い基板を用いても良い。これら
の基板のIII族窒化物との格子定数差は図４に示してあ
る。また、結晶の成長法については、有機金属化合物化
学蒸着（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition：
ＭＯＣＶＤ）法を用いても良い。ただしその場合、ＬＧ
Ｏ、ＬＡＯ及びZnOなどの成長用基板１４は水素と反応
する場合があるので、キャリアガスとしては窒素ガスを
用いるのが好ましい。また、例えばＬＧＯは前述したよ
うに約８５０℃で分解するので、それ以下の温度で処理
及び成長を行う必要がある。
【００３６】また、結晶成長後に接着される支持基板１
１については、本実施形態ではMgF2を用いたが、III族
窒化物と熱膨張係数が同程度の基板であれば、結晶また
はガラスなどの様々な素材のものを、必要な波長範囲に
応じて使用することができる。例えば、波長約３５０nm
までを透過するShott社製のガラスZKN-7（熱膨張係数
４．５×１０-6/K）などを用いても良い。図４に各結晶
及び基板の熱膨張係数についても示してある。
１については、本実施形態ではMgF2を用いたが、III族
窒化物と熱膨張係数が同程度の基板であれば、結晶また
はガラスなどの様々な素材のものを、必要な波長範囲に
応じて使用することができる。例えば、波長約３５０nm
までを透過するShott社製のガラスZKN-7（熱膨張係数
４．５×１０-6/K）などを用いても良い。図４に各結晶
及び基板の熱膨張係数についても示してある。
【００３７】第３の工程での成長用基板１４のエッチン
グによる除去方法は成長用基板１４の素材によって異な
り、例えば六方晶SiCでは熱アルカリが、またZnOでは酸
や濃アルカリなどが用いられる。
グによる除去方法は成長用基板１４の素材によって異な
り、例えば六方晶SiCでは熱アルカリが、またZnOでは酸
や濃アルカリなどが用いられる。
【００３８】また、結晶成長の第１の工程において成長
用基板１４と光吸収層１２との間に格子整合緩衝層１６
をさらに形成した場合、第３の工程において格子整合緩
衝層１６をも除去する必要がある。例えば、格子整合緩
衝層１６としてGaNからなる層を用いた場合、成長用基
板１４の溶解後、結晶を純水で洗浄し、１〜４N-KOH水
溶液と過酸化水素水の溶液で除去を行う。この場合特
に、過酸化水素水の体積比率２０％の溶液を用い、ＵＶ
光を照射した状態で行うと速やかに除去することができ
る。また、３塩化ホウ素ガス／窒素、４塩化ケイ素ガ
ス、塩素ガス、塩化水素／水素ガスなどを用いたドライ
エッチングによって行っても良い。ただしこの場合、エ
ッチングの速度を、格子整合緩衝層１６のみを除去でき
るように正確に制御する必要がある。
用基板１４と光吸収層１２との間に格子整合緩衝層１６
をさらに形成した場合、第３の工程において格子整合緩
衝層１６をも除去する必要がある。例えば、格子整合緩
衝層１６としてGaNからなる層を用いた場合、成長用基
板１４の溶解後、結晶を純水で洗浄し、１〜４N-KOH水
溶液と過酸化水素水の溶液で除去を行う。この場合特
に、過酸化水素水の体積比率２０％の溶液を用い、ＵＶ
光を照射した状態で行うと速やかに除去することができ
る。また、３塩化ホウ素ガス／窒素、４塩化ケイ素ガ
ス、塩素ガス、塩化水素／水素ガスなどを用いたドライ
エッチングによって行っても良い。ただしこの場合、エ
ッチングの速度を、格子整合緩衝層１６のみを除去でき
るように正確に制御する必要がある。
【００３９】図５に、本発明によって作成した透過型光
電面を用いた電子管の実施形態の構成の断面図を示す。
本実施形態においては、真空容器１７の内部に陽極２３
が電極ピン（図示していない）と接合した状態で設置さ
れ、真空容器１７の開放端に、支持基板１１、熱膨張緩
衝層１５、光吸収層１２及び電極１３からなる光電面１
０が設置され、インジウムシール（図示していない）に
よって接合・密閉される。真空容器１７としては、例え
ばガラスまたは金属製のものが用いられる。この密閉作
業は、１０-7torr以下の大型真空装置内において、マニ
ピュレーターを用いて行われる。
電面を用いた電子管の実施形態の構成の断面図を示す。
本実施形態においては、真空容器１７の内部に陽極２３
が電極ピン（図示していない）と接合した状態で設置さ
れ、真空容器１７の開放端に、支持基板１１、熱膨張緩
衝層１５、光吸収層１２及び電極１３からなる光電面１
０が設置され、インジウムシール（図示していない）に
よって接合・密閉される。真空容器１７としては、例え
ばガラスまたは金属製のものが用いられる。この密閉作
業は、１０-7torr以下の大型真空装置内において、マニ
ピュレーターを用いて行われる。
【００４０】また、光電面１０設置後に、表面の不純物
や汚染物等の除去を行う。質量分析器等でモニターしな
がら通電加熱等で結晶を熱することによって行うが、II
I族窒化物の光吸収層１２が分解する直前で加熱を終了
するのが好ましい。
や汚染物等の除去を行う。質量分析器等でモニターしな
がら通電加熱等で結晶を熱することによって行うが、II
I族窒化物の光吸収層１２が分解する直前で加熱を終了
するのが好ましい。
【００４１】また、表面準位を下げて光電子放出を容易
にするため、光電面１０をCs、Na、Kなどのアルカリ金
属、またはこれらの酸化物などの化合物によって被覆す
る第４の工程を行っても良い。図５にはこの被覆層２２
がさらに図示してある。被覆層２２の形成は、光電面１
０の設置後、密閉する前に行われる。真空容器１７内に
は所定のアルカリ金属のクロム酸塩等と還元材が封入さ
れてあり、これを抵抗加熱することで、光電面１０の真
空容器内側に面した表面にアルカリ金属が供給される。
この供給は高圧水銀ランプから光電面１０に紫外線を照
射し、陽極２３の電気信号の増減を電流計でモニターし
ながら調整して行う。また、アルカリ金属の酸化物によ
って被覆する場合には、抵抗加熱によるアルカリ金属の
供給と酸素の供給とを交互に行う。いずれの場合も、電
流値が最大になった時点で抵抗加熱を終了する。
にするため、光電面１０をCs、Na、Kなどのアルカリ金
属、またはこれらの酸化物などの化合物によって被覆す
る第４の工程を行っても良い。図５にはこの被覆層２２
がさらに図示してある。被覆層２２の形成は、光電面１
０の設置後、密閉する前に行われる。真空容器１７内に
は所定のアルカリ金属のクロム酸塩等と還元材が封入さ
れてあり、これを抵抗加熱することで、光電面１０の真
空容器内側に面した表面にアルカリ金属が供給される。
この供給は高圧水銀ランプから光電面１０に紫外線を照
射し、陽極２３の電気信号の増減を電流計でモニターし
ながら調整して行う。また、アルカリ金属の酸化物によ
って被覆する場合には、抵抗加熱によるアルカリ金属の
供給と酸素の供給とを交互に行う。いずれの場合も、電
流値が最大になった時点で抵抗加熱を終了する。
【００４２】図６は、本発明による光電面を用い、収束
電極２４及びボックス・アンド・グリッド型の電子増倍
部１８を設けた電子管である光電子増倍管の実施形態の
構成の断面図を示す。このような電子増倍部１８を設置
することによって、光電面１０から放出される光電子が
例えば１０6倍程度まで増倍され、これによって微弱な
入射光の検出が可能になる。なお、電子増倍部１８につ
いてはボックス・アンド・グリッド型のものに限らず、
他の形態のものを用いることも可能である。
電極２４及びボックス・アンド・グリッド型の電子増倍
部１８を設けた電子管である光電子増倍管の実施形態の
構成の断面図を示す。このような電子増倍部１８を設置
することによって、光電面１０から放出される光電子が
例えば１０6倍程度まで増倍され、これによって微弱な
入射光の検出が可能になる。なお、電子増倍部１８につ
いてはボックス・アンド・グリッド型のものに限らず、
他の形態のものを用いることも可能である。
【００４３】図７は、本発明による光電面を用い、蛍光
面１９を用いて２次元イメージを出力する電子管である
イメージ管の実施形態の構成の断面図を示す。本実施形
態においては、電子増倍部としてマイクロチャンネルプ
レート（ＭＣＰ）２０を用い、蛍光面１９に生成した２
次元のイメージを出力窓２１を通じて出力する。出力窓
２１としては、ガラス面板またはファイバ光学プレート
（ＦＯＰ）などが用いられる。また、蛍光面１９として
電子打ち込み型ＣＣＤ（ＥＢ−ＣＣＤ）を用いて、２次
元イメージを直接電気信号として取り出すことも可能で
ある。また、陽極としてアバランシェフォトダイオード
等を用いても良い。
面１９を用いて２次元イメージを出力する電子管である
イメージ管の実施形態の構成の断面図を示す。本実施形
態においては、電子増倍部としてマイクロチャンネルプ
レート（ＭＣＰ）２０を用い、蛍光面１９に生成した２
次元のイメージを出力窓２１を通じて出力する。出力窓
２１としては、ガラス面板またはファイバ光学プレート
（ＦＯＰ）などが用いられる。また、蛍光面１９として
電子打ち込み型ＣＣＤ（ＥＢ−ＣＣＤ）を用いて、２次
元イメージを直接電気信号として取り出すことも可能で
ある。また、陽極としてアバランシェフォトダイオード
等を用いても良い。
【００４４】なお、図６及び図７に示した電子管の実施
形態においても、光電面１０表面の不純物や汚染物等の
除去、アルカリ金属またはこれらの化合物による被覆層
２２及び被覆層２２を形成する第４の工程等について
は、図５に示した電子管の場合と同様である。
形態においても、光電面１０表面の不純物や汚染物等の
除去、アルカリ金属またはこれらの化合物による被覆層
２２及び被覆層２２を形成する第４の工程等について
は、図５に示した電子管の場合と同様である。
【００４５】
【発明の効果】本発明による光電面は、以上詳細に説明
したように、次のような効果を得る。すなわち、紫外光
に対して感度を有するIII族窒化物を光吸収層として用
い、紫外光の短波長成分まで透過する支持基板など、必
要な波長成分に対して透過性を有する支持基板を熱膨張
緩衝層を介して接合して光電面を構成することによっ
て、特に紫外光の短波長領域に対して感度の高い光電面
など様々な光電面を実現することができる。
したように、次のような効果を得る。すなわち、紫外光
に対して感度を有するIII族窒化物を光吸収層として用
い、紫外光の短波長成分まで透過する支持基板など、必
要な波長成分に対して透過性を有する支持基板を熱膨張
緩衝層を介して接合して光電面を構成することによっ
て、特に紫外光の短波長領域に対して感度の高い光電面
など様々な光電面を実現することができる。
【００４６】また、さらにアルカリ金属またはアルカリ
金属の化合物からなる被覆層を形成することによって、
表面準位を下げて光電子放出の効率をさらに高めた光電
面を実現できる。
金属の化合物からなる被覆層を形成することによって、
表面準位を下げて光電子放出の効率をさらに高めた光電
面を実現できる。
【００４７】上記のような光電面を製造方法において、
光吸収層などの結晶成長をIII族窒化物に対して良好な
格子整合性を有するＬＧＯなどの成長用基板上で行い、
さらに熱膨張緩衝層を形成してその面上に支持基板を接
着し、最終的に成長用基板をエッチングによって除去す
る製造方法を用いることによって、格子欠陥の少ない良
好な結晶状態の光吸収層を形成することができ、高効率
で高品質の光電面を実現することができる。
光吸収層などの結晶成長をIII族窒化物に対して良好な
格子整合性を有するＬＧＯなどの成長用基板上で行い、
さらに熱膨張緩衝層を形成してその面上に支持基板を接
着し、最終的に成長用基板をエッチングによって除去す
る製造方法を用いることによって、格子欠陥の少ない良
好な結晶状態の光吸収層を形成することができ、高効率
で高品質の光電面を実現することができる。
【図１】本発明による光電面の一実施形態の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１に示した光電面の製造工程を概略的に示し
た構成の断面図である。
た構成の断面図である。
【図３】図２（ａ）において格子整合緩衝層をさらに設
けたときの構成の断面図である。
けたときの構成の断面図である。
【図４】各結晶及び基板の熱膨張係数及び格子定数差を
示す表である。
示す表である。
【図５】本発明による光電面を用いた電子管の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】本発明による光電面を用いた光電子増倍管の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図７】本発明による光電面を用いたイメージ管の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１０…光電面、１１…支持基板、１２…光吸収層、１３
…電極、１４…成長用基板、１５…熱膨張緩衝層、１６
…格子整合緩衝層、１７…真空容器、１８…電子増倍
部、１９…蛍光面、２０…マイクロチャンネルプレー
ト、２１…出力窓、２２…被覆層、２３…陽極、２４…
収束電極。
…電極、１４…成長用基板、１５…熱膨張緩衝層、１６
…格子整合緩衝層、１７…真空容器、１８…電子増倍
部、１９…蛍光面、２０…マイクロチャンネルプレー
ト、２１…出力窓、２２…被覆層、２３…陽極、２４…
収束電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 31/50 Ｈ０１Ｊ 31/50 Ｄ 40/06 40/06 (72)発明者 新垣 実 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 二橋 得明 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 5C027 EE05 EE07 EE15 5C028 KK04 5C035 CC01 CC04 CC09 CC10 5C037 GG03 GH04 GH05 GH06 GH11
Claims (4)
- 【請求項１】 ｐ型を示すIII族窒化物InxAlyGa1-x-yN
（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦1）からなる光吸収層
と、前記光吸収層で吸収される入射光を透過する支持基
板と、前記光吸収層と前記支持基板との間に形成されて
前記光吸収層の熱膨張係数と前記支持基板の熱膨張係数
との間の熱膨張係数を持つ熱膨張緩衝層とを有すること
を特徴とする光電面。 - 【請求項２】 前記光吸収層の前記熱膨張緩衝層に接す
る面と反対側の面上に、アルカリ金属またはアルカリ金
属の化合物からなる被覆層をさらに有することを特徴と
する請求項１記載の光電面。 - 【請求項３】 支持基板上にIII族窒化物からなる結晶
層を有する光電面の製造方法において、 成長用基板の上に、III族窒化物InxAlyGa1-x-yN（0≦x
≦1、0≦y≦1、0≦x＋y≦1）からなる光吸収層と、前記
光吸収層の熱膨張係数と前記支持基板の熱膨張係数との
間の熱膨張係数を持つ熱膨張緩衝層とを順次形成する第
１の工程と、前記熱膨張緩衝層の前記光吸収層に接する
面と反対側の面上に、前記光吸収層で吸収される入射光
を透過する前記支持基板を接着する第２の工程と、前記
成長用基板を除去する第３の工程とを有する光電面の製
造方法。 - 【請求項４】 前記光吸収層の前記熱膨張緩衝層に接す
る面と反対側の面上に、アルカリ金属またはアルカリ金
属の化合物からなる被覆層を形成する第４の工程をさら
に有する請求項３記載の光電面の製造方法。
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