JP2002344001A - Wavelength separation type ultraviolet receiver - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、異なる波長領域の
紫外線を同時に分離して測定可能な紫外線受光器に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultraviolet ray receiver capable of simultaneously separating and measuring ultraviolet rays in different wavelength ranges.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、地球の環境問題の最大の問題の一
つとして、オゾン層の破壊による地上での紫外線量が増
加していることが挙げられる。このような紫外線は皮膚
ガンの発生やDNAの損傷による光過敏症の増大、光老
化などの健康に重大な影響を及ぼす。このため広い範囲
での紫外線の測定が必要である。特に成層圏のオゾンが
減少することによって330nm以下の紫外線吸収量が
低下し、地上へ到達する紫外線量に変動が起こる。特に
UV−Bと呼ばれる高エネルギーの320nm以下の紫
外線はDNAの破壊などを引き起こし皮膚のさまざまな
障害を与えることが知られている。2. Description of the Related Art In recent years, one of the greatest environmental problems on the earth is that the amount of ultraviolet rays on the ground due to the destruction of the ozone layer is increasing. Such ultraviolet rays have serious effects on health such as skin cancer occurrence, increased photosensitivity due to DNA damage, and photoaging. For this reason, it is necessary to measure ultraviolet rays in a wide range. In particular, as the ozone in the stratosphere decreases, the ultraviolet absorption below 330 nm decreases, and the amount of ultraviolet reaching the ground fluctuates. In particular, it is known that high-energy ultraviolet rays having a wavelength of 320 nm or less, called UV-B, cause DNA destruction or the like and cause various damages to the skin.
【0003】このためUV−Bの紫外線量を測定するこ
とは環境評価の上でも重要であるが、一方この波長領域
の紫外線を測定するためには、従来の光検出器を用いた
紫外線検出素子ではバンドパスフィルターを用いること
が行われているが、通常のフィルターは多層膜によって
多重反射により透過度を制御するものであり、短波長領
域に透過領域を有する場合には二次光として長波長領域
にも透過域があり、紫外領域だけを取り出す場合には別
の可視光フィルターを重ねて用いる必要があり、黒色と
なり、長波長の紫外線は当然透過することはできなかっ
た。また入射角による波長透過域の変動が大きく、精確
にUV−Bの紫外線を測定することは困難であった。ま
た角度依存性を少なくするためには直線入射に近くする
ためセンサーの上に導波路を設けたりするためセンサー
が大きくなるという欠点があった。[0003] For this reason, it is important to measure the amount of UV-B ultraviolet light from the viewpoint of environmental evaluation. On the other hand, in order to measure ultraviolet light in this wavelength region, a conventional ultraviolet light detecting element using a photodetector is used. Although a bandpass filter is used in a conventional filter, the ordinary filter controls the transmittance by multiple reflection using a multilayer film, and when the filter has a transmission region in a short wavelength region, the secondary light has a long wavelength. There is also a transmission region in the region, and when extracting only the ultraviolet region, another visible light filter had to be used in an overlapping manner, so that the color became black, and the ultraviolet light of a long wavelength could not be transmitted naturally. Also, the wavelength transmission range greatly fluctuates depending on the incident angle, and it has been difficult to accurately measure UV-B ultraviolet rays. Further, in order to reduce the angle dependency, there is a disadvantage that the sensor becomes large because a waveguide is provided on the sensor in order to approach linear incidence.
【0004】一方、320nm(或いは315nm)よ
り長波長の紫外線はUV−Aとよばれ、しみ、そばか
す、しわなどの美容上重要な影響を及ぼす。現在、これ
らの紫外線の防止に使われるサンスクリーン剤はUV−
BにたいしてSPF、UV−Aに対してはPAという指
標が用いられる。このように紫外線のUV−BとUV−
Aを分けて影響を解析したり、防止をするため二つの紫
外線量を同時に測定することが必要であったが、UV−
B用のセンサーとUV−A用のセンサーは大きいため別
々に距離を離して設置して測定する必要があり、同一の
条件での紫外線量やその影響の正確な測定ができなかっ
た。また角度依存性が大きいため離れた位置でのUV−
BとUV−Aは正確な測定ができなかった。また、紫外
線源としての太陽光は気象条件に大きく左右され、太陽
の直射のほか散乱や反射による全方位からの紫外線環境
を形成している。特に人体上での紫外線量は太陽光が変
化の大きい光源であるとともに被照射物としての人は動
きが活発であるため、人体の肌に照射される太陽紫外線
の強度を例えば顔のあらゆる個所で測定することができ
ると日常生活で被曝している紫外線を知ることにより、
ケアの仕方を最適なものにすることができる。しかしな
がらさまざまな日常条件で肌の上の紫外線量をUV−A
とUV−Bに分けて直接測定することは従来のセンサー
では紫外線検出器が大きくかつ重く肌上の紫外線とくに
測定することはできなかった。また検出器の入射角度依
存性が大きいため全天からの散乱紫外線の影響もふくめ
て正しく紫外線を計測できないなどの問題があった。On the other hand, ultraviolet light having a wavelength longer than 320 nm (or 315 nm) is called UV-A and has an important cosmetic effect such as spots, freckles and wrinkles. Currently, the sunscreen agent used to prevent these ultraviolet rays is UV-
An index of SPF for B and an index of PA for UV-A are used. Thus, UV-B and UV-
It was necessary to measure the amount of two ultraviolet rays at the same time in order to analyze the effect separately for A and to prevent it.
Since the sensor for B and the sensor for UV-A were large, they had to be separately installed and measured separately, and it was not possible to accurately measure the amount of ultraviolet light and its influence under the same conditions. In addition, UV-
B and UV-A could not be measured accurately. In addition, sunlight as an ultraviolet ray source is greatly affected by weather conditions, and forms an omnidirectional ultraviolet environment by scattering and reflection in addition to direct sunlight. In particular, the amount of ultraviolet light on the human body is such that sunlight is a large light source and the person as the object to be irradiated is actively moving. By knowing the ultraviolet radiation that is exposed in daily life when it can be measured,
The way of care can be optimized. However, under various daily conditions UV-A
And direct measurement of UV-B, the conventional sensor has a large and heavy UV detector and cannot measure UV light on the skin. In addition, since the detector has a large incident angle dependency, there is a problem that the ultraviolet rays cannot be measured correctly including the influence of the scattered ultraviolet rays from the whole sky.
【0005】また、同一場所の紫外線を分離するために
は、紫外線センサーは紫外線から可視光に感度のあるS
iやGaPやGaAsPなどのフォトダイオードに紫外
光のみを透過する干渉フィルターと可視光カットフィル
ターの組み合わせで形成されているため、通常黒色の色
をしていて当然選択した波長以外の紫外線は通さない。
このため同一の場所の長波長紫外線と短波長紫外線を同
時に測定することはハーフミラーとフィルターで二つを
分離しそれぞれのセンサーを並置する必要があり、精密
で複雑な光学系が必要であった。In order to separate ultraviolet rays at the same place, an ultraviolet ray sensor is required to have a sensitivity from ultraviolet to visible light.
i, GaP, GaAsP and other photodiodes are formed by a combination of an interference filter that transmits only ultraviolet light and a visible light cut filter, so they usually have a black color and naturally do not transmit ultraviolet light other than the selected wavelength. .
For this reason, simultaneous measurement of long-wavelength ultraviolet light and short-wavelength ultraviolet light in the same place required the separation of the two with a half mirror and a filter and the juxtaposition of each sensor, which required a precise and complicated optical system. .
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。即ち、本発明の目的は、異なる波長領域の紫
外線を同時に分離して精度よく安定して測定可能であ
り、小さく簡便な構成で低コストの紫外線受光器を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a low-cost ultraviolet light receiver with a small and simple structure that can simultaneously and stably measure ultraviolet light of different wavelength regions and simultaneously measure it.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
により解決される。即ち、本発明は、 <1> 異なる波長領域に感度を有する、導電性基板表
面に半導体層及び電極を順次積層してなる紫外線受光素
子を2つ以上備え、前記紫外線受光素子が、紫外線光受
光方向に積層されてなることを特徴とする波長分離型紫
外線受光器である。 <2> 前記紫外線受光素子が2つ積層されてなること
を特徴とする前記<1>に記載の波長分離型紫外線受光
器である。 <3> 2つの前記紫外線受光素子が、前記導電性基板
同士を対向させて積層されてなることを特徴とする前記
<2>に記載の波長分離型紫外線受光器である。 <4> 2つの前記紫外線受光素子における導電性基板
が一体であることを特徴する前記<2>に記載の波長分
離型紫外線受光器である。 <5> 前記導電性基板が、紫外線透過性基板と該紫外
線透過性基板表面或いは両面に形成された酸化物を含む
導電膜とから構成されることを特徴とする前記<1>〜
<4>のいずれかに記載の波長分離型紫外線受光器であ
る。 <6> 先に受光する一方の紫外線受光素子がUV−B
を検出し且つUV−Aを透過する短波長紫外線受光素子
であり、他方の紫外線受光素子がUV−Aを検出する長
波長紫外線受光素子であることを特徴とする前記<2>
〜<5>のいずれかに記載の波長分離型紫外線受光器で
ある。 <7> UV−BとUV−Aとを同時に分離して受光す
ることを特徴とする前記<6>に記載の波長分離型紫外
線受光器である。 <8> 前記短波長紫外線受光素子の受光面の面積が、
前記長波長紫外線受光素子の受光面の面積より大きいこ
とを特徴とする前記<6>又は<7>に記載の波長分離
型紫外線受光器である。 <9> 前記短波長紫外線受光素子と長波長紫外線受光
素子との間に、315nm或いは320nmより短波長
のUV−Bを吸収し、かつ315nm或いは320nm
より長波長のUV−Aを透過するフイルターを備えるこ
とを特徴とする前記<6>〜<8>のいずれかに波長分
離型紫外線受光器である。 <10> 前記半導体層が、III族元素から選択される
少なくとも1種の元素とチッ素とを含有してなる窒化物
系化合物半導体からなる半導体層であることを特徴とす
る前記<1>〜<9>のいずれかに記載の波長分離型紫
外線受光器である。 <11> 前記短波長紫外線受光素子における半導体層
の組成がAlxGa(1- x)N(0.1<x<0.8)であ
り、長波長紫外線受光素子における半導体層の組成がA
lyGa(1-y)N(x>y)であることを特徴とする前記
<10>に記載の波長分離型紫外線受光器である。The above object is achieved by the following means. That is, the present invention provides: <1> two or more ultraviolet light receiving elements each having a sensitivity in a different wavelength region, in which a semiconductor layer and an electrode are sequentially laminated on the surface of a conductive substrate; This is a wavelength-separated ultraviolet light receiver characterized by being stacked in one direction. <2> The wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to the above <1>, wherein two of the ultraviolet ray receiving elements are stacked. <3> The wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to <2>, wherein the two ultraviolet ray receiving elements are stacked with the conductive substrates facing each other. <4> The wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to <2>, wherein the conductive substrates in the two ultraviolet ray receiving elements are integrated. <5> The above-mentioned <1> to <1>, wherein the conductive substrate is composed of an ultraviolet-transparent substrate and a conductive film containing an oxide formed on the surface or both surfaces of the ultraviolet-transparent substrate.
The wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to any one of <4>. <6> One of the ultraviolet light receiving elements that receives light first is UV-B
<2> is a short wavelength ultraviolet light receiving element that detects UV-A and transmits UV-A, and the other ultraviolet light receiving element is a long wavelength ultraviolet light receiving element that detects UV-A.
It is a wavelength separation type ultraviolet ray receiver as described in any one of <5>. <7> The wavelength-separated ultraviolet receiver according to <6>, wherein the UV-B and the UV-A are simultaneously separated and received. <8> The area of the light receiving surface of the short wavelength ultraviolet light receiving element is
The wavelength-separated ultraviolet receiver according to the item <6> or <7>, wherein the area is larger than the area of the light-receiving surface of the long-wavelength ultraviolet light-receiving element. <9> UV-B having a wavelength shorter than 315 nm or 320 nm is absorbed between the short-wavelength ultraviolet light receiving element and the long-wavelength ultraviolet light receiving element, and 315 nm or 320 nm.
The wavelength separation type ultraviolet light receiver according to any one of <6> to <8>, further including a filter that transmits longer wavelength UV-A. <10> The semiconductor device according to <1>, wherein the semiconductor layer is a semiconductor layer made of a nitride-based compound semiconductor containing at least one element selected from Group III elements and nitrogen. The wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to any one of <9>. <11> The composition of the semiconductor layer in the short wavelength ultraviolet light receiving element is Al x Ga (1- x) N (0.1 <x <0.8), and the composition of the semiconductor layer in the long wavelength ultraviolet light receiving element is A
a wavelength separating ultraviolet light receiver according to <10>, which is a l y Ga (1-y) N (x> y).
【発明の実施の形態】以下、本発明の波長分離型紫外線
受光器について詳細に説明する。本発明の波長分離型紫
外線受光器は、異なる波長領域に感度を有する、導電性
基板表面に半導体層及び電極を順次積層してなる紫外線
受光素子を2つ以上備え、前記紫外線受光素子が、紫外
線光受光方向に積層されてなる。なお、本発明の波長分
離型紫外線受光器においては、素子を複数積層してなる
ので、先に受光する紫外線受光素子は、後に受光する紫
外線受光素子が感度を有する波長領域を実質的に透過す
る素子である。紫外線とは実質的に目視が困難な420
nm以下の波長を言う。長波長紫外線と短波長紫外線、
即ちUV−AとUV−Bとは、主に310から330n
mまでの一点を中心として長波長側と短波長側にわけた
もの、具体的には315nm或いは320nmを境に短
波長側をUV−B(下限は280nm程度)、長波長側
をUV−A(上限は400nm)と言う。紫外線光受光
方向とは、紫外線受光器の受光面に対して略垂直な方向
を言う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to the present invention will be described in detail. The wavelength-separated ultraviolet receiver of the present invention includes two or more ultraviolet light-receiving elements each having a sensitivity in a different wavelength region and having a semiconductor layer and an electrode sequentially laminated on the surface of a conductive substrate, and the ultraviolet light-receiving element includes an ultraviolet ray. They are stacked in the light receiving direction. In the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention, since a plurality of elements are stacked, the ultraviolet light reception element that receives light first transmits substantially the wavelength region where the ultraviolet light reception element that receives light later has sensitivity. Element. 420 which is practically hard to see with ultraviolet rays
Refers to a wavelength of nm or less. Long wavelength ultraviolet and short wavelength ultraviolet,
That is, UV-A and UV-B are mainly 310 to 330 n
m is divided into the long wavelength side and the short wavelength side around the center, specifically, the short wavelength side is UV-B (lower limit is about 280 nm) and the long wavelength side is UV-A at 315 nm or 320 nm. (The upper limit is 400 nm). The ultraviolet light receiving direction refers to a direction substantially perpendicular to the light receiving surface of the ultraviolet light receiver.
【0008】以下、図面を参照しつつ、本発明をより詳
細に説明するが、これに限定されるわけではない。な
お、同様の機能を有する部材には、全図面通して同じ符
号を付して説明する。図1に、本発明の波長分離型紫外
線受光器の一例を示す概略拡大構成図を示す。 図1に
示す紫外線受光器は、UV−Bを検出し且つUV−Aを
透過する短波長紫外線受光素子110と、UV−Aを検
出する長波長紫外線受光素子120とを備える。長波長
紫外線受光素子120は、導電性基板122表面に、半
導体層124及び電極126が順次積層されてなる。同
様に、短波長紫外線受光素子110は、導電性基板11
2表面に、半導体層114及び電極116が順次積層さ
れてなる。長波長紫外線受光素子120と短波長紫外線
受光素子110とは、短波長紫外線受光素子110が先
に受光するように、長波長紫外線受光素子120におけ
る電極126と短波長紫外線受光素子110における導
電性基板112とを対向させて積層している。紫外線受
光器の受光面側、即ち短波長紫外線受光素子110にお
ける電極116の半導体層114が設けられた面とは反
対側の面に、保護体140が設けられてなる。ここで、
短波長紫外線受光素子110における導電性基板112
は、315nm或いは320nmより短波長のUV−B
を吸収し、かつ315nm或いは320nmより長波長
のUV−Aを透過する機能を有する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but is not limited thereto. Note that members having the same functions are denoted by the same reference numerals throughout the drawings. FIG. 1 is a schematic enlarged configuration diagram showing an example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention. The ultraviolet light receiver shown in FIG. 1 includes a short wavelength ultraviolet light receiving element 110 that detects UV-B and transmits UV-A, and a long wavelength ultraviolet light receiving element 120 that detects UV-A. The long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 has a structure in which a semiconductor layer 124 and an electrode 126 are sequentially stacked on the surface of a conductive substrate 122. Similarly, the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 is connected to the conductive substrate 11.
A semiconductor layer 114 and an electrode 116 are sequentially laminated on two surfaces. The long wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 are composed of an electrode 126 in the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 and a conductive substrate in the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 such that the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 receives light first. 112 are laminated so as to face each other. A protection body 140 is provided on the light receiving surface side of the ultraviolet light receiver, that is, on the surface of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 opposite to the surface on which the semiconductor layer 114 of the electrode 116 is provided. here,
Conductive substrate 112 in short wavelength ultraviolet light receiving element 110
Is UV-B shorter than 315 nm or 320 nm
And has a function of transmitting UV-A having a wavelength longer than 315 nm or 320 nm.
【0009】図1に示す紫外線受光器では、保護体14
0側から紫外線が入射され(矢印A)、先に短波長紫外
線受光素子110において、UV−Bを検出する。さら
に入射した紫外線は、短波長紫外線受光素子110にお
ける導電性基板112で、UV−Bが吸収され、UV−
Aが透過される。続いて、長波長紫外線受光素子120
において、透過されたUV−Aを検出する。このように
図1に示す紫外線受光器は、異なる波長領域に感度を有
する紫外線受光素子を単に重ね合わせた構成であるた
め、UV−BとUV−Aとを同時に分離して受光して精
度よく安定して検出可能であり、小さく簡便な構成で低
コストである。In the ultraviolet receiver shown in FIG.
Ultraviolet rays are incident from the 0 side (arrow A), and the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 detects UV-B first. Further, the incident ultraviolet light is absorbed by the conductive substrate 112 in the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110, and the UV-B is absorbed.
A is transmitted. Subsequently, the long wavelength ultraviolet light receiving element 120
In, the transmitted UV-A is detected. As described above, since the ultraviolet ray receiver shown in FIG. 1 has a configuration in which ultraviolet ray receiving elements having sensitivities in different wavelength regions are simply overlapped, the UV-B and the UV-A are simultaneously separated and received to accurately receive the light. Stable detection is possible, and the cost is low with a simple structure.
【0010】図2に、本発明の波長分離型紫外線受光器
の一例を示す概略拡大構成図を示す。図2に示す紫外線
受光器は、長波長紫外線受光素子120と短波長紫外線
受光素子110とを、短波長紫外線受光素子110が先
に受光するように、互いの導電性基板112、122を
対向させて積層している。これ以外の構成は、図1に示
す紫外線受光器と同様の構成である。但し、短波長紫外
線受光素子110、長波長紫外線受光素子120のいず
れの導電性基板112、122に、315nm或いは3
20nmより短波長のUV−Bを吸収し、かつ315n
m或いは320nmより長波長のUV−Aを透過する機
能を有してもよい。FIG. 2 is a schematic enlarged configuration diagram showing an example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention. The ultraviolet receiver shown in FIG. 2 is configured such that the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 are opposed to each other with the conductive substrates 112 and 122 facing each other such that the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 receives light first. Are stacked. Other configurations are the same as those of the ultraviolet receiver shown in FIG. However, any of the conductive substrates 112 and 122 of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 and the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 has a thickness of 315 nm or 3 nm.
Absorb UV-B shorter than 20 nm and 315 n
It may have a function of transmitting UV-A having a wavelength longer than m or 320 nm.
【0011】図2に示す紫外線受光器では、互いの導電
性基板112、122を対向させて積層してなるので、
互いの素子をキズつけることなく、さらに同材料なので
簡易に接着し積層させることができる。In the ultraviolet light receiver shown in FIG. 2, since the conductive substrates 112 and 122 are laminated while facing each other,
Since the elements are made of the same material without scratching each other, they can be easily bonded and laminated.
【0012】図3に、本発明の波長分離型紫外線受光器
の一例を示す概略拡大構成図を示す。図3に示す紫外線
受光器は、図2に示す紫外線受光器における長波長紫外
線受光素子120の導電性基板122と、短波長紫外線
受光素子110の導電性基板112とが一体である構成
である。即ち、図3に示す紫外線受光器においては、導
電性基板130の両面に、短波長紫外線受光素子11
0、長波長紫外線受光素子120がそれぞれ構成されて
なる。これら以外の構成は、図1に示す紫外線受光器と
同様な構成である。FIG. 3 is a schematic enlarged configuration diagram showing an example of the wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to the present invention. The ultraviolet light receiver shown in FIG. 3 has a configuration in which the conductive substrate 122 of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the conductive substrate 112 of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 in the ultraviolet light receiver shown in FIG. That is, in the ultraviolet ray receiver shown in FIG.
0, a long-wavelength ultraviolet light receiving element 120, respectively. Other configurations are the same as those of the ultraviolet receiver shown in FIG.
【0013】図3に示す紫外線受光器では、導電性基板
130を共通化しており、その製造工程が簡略かできる
ので、より小型化でき、簡便で低コストな構成である。In the ultraviolet ray receiver shown in FIG. 3, the conductive substrate 130 is shared and the manufacturing process can be simplified, so that the configuration can be further reduced, and the configuration is simple and low in cost.
【0014】図4に、本発明の波長分離型紫外線受光器
の一例を示す概略拡大構成図を示す。図4に示す紫外線
受光器は、図2に示す紫外線受光器における、短波長紫
外線受光素子110が、長波長紫外線受光素子120が
大きい構成である。即ち、図4に示す紫外線受光器は、
短波長紫外線受光素子110の受光面の面積が、長波長
紫外線受光素子の受光面の面積より大きい構成である。
これら以外の構成は、図1に示す紫外線受光器と同様な
構成である。FIG. 4 is a schematic enlarged configuration diagram showing an example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention. The ultraviolet light receiver shown in FIG. 4 has a configuration in which the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 and the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 are larger in the ultraviolet light receiver shown in FIG. That is, the ultraviolet light receiver shown in FIG.
In this configuration, the area of the light receiving surface of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 is larger than the area of the light receiving surface of the long wavelength ultraviolet light receiving element.
Other configurations are the same as those of the ultraviolet receiver shown in FIG.
【0015】図4に示す紫外線受光器では、短波長紫外
線受光素子110の受光面の面積が長波長紫外線受光素
子120の面積よりも大きい構成なので、UV−Aと比
べ10%以下程度と低いUV−Bの出力電流を大きくな
るように調整することができる。In the ultraviolet light receiver shown in FIG. 4, the area of the light receiving surface of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 is larger than the area of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120. The output current of -B can be adjusted to be large.
【0016】図5に、本発明の波長分離型紫外線受光器
の一例を示す概略拡大構成図を示す。図5に示す紫外線
受光器は、図1に示す紫外線受光器の受光方向(矢印
A)が逆の構成である。即ち、図5に示す紫外線受光器
は、短波長紫外線受光素子110における導電基板の半
導体層114が設けられる面とは逆の面に保護体140
が設けられてなる。また、但し、短波長紫外線受光素子
110の導電性基板112ではなく、長波長紫外線受光
素子120の導電性基板122に、315nm或いは3
20nmより短波長のUV−Bを吸収し、かつ315n
m或いは320nmより長波長のUV−Aを透過する機
能を付してなる。これら以外の構成は、図1に示す紫外
線受光器と同様な構成である。FIG. 5 is a schematic enlarged configuration diagram showing an example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention. The ultraviolet light receiver shown in FIG. 5 has a configuration in which the light receiving direction (arrow A) of the ultraviolet light receiver shown in FIG. 1 is reversed. That is, the ultraviolet light receiver shown in FIG. 5 includes a protective body 140 on the surface of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 opposite to the surface on which the semiconductor layer 114 of the conductive substrate is provided.
Is provided. However, the conductive substrate 122 of the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 is not 315 nm or 3
Absorb UV-B shorter than 20 nm and 315 n
It has a function of transmitting UV-A having a wavelength longer than m or 320 nm. Other configurations are the same as those of the ultraviolet receiver shown in FIG.
【0017】図5に示す紫外線受光器では、短波長紫外
線受光素子110における導電性基板112側から紫外
線を受光させるので、この導電性基板112に、例え
ば、可視光を吸収し且つ紫外線光を透過するフィルター
機能を付与させる等、できるので、より小型化でき、簡
易で低コストな構成である。In the ultraviolet ray receiver shown in FIG. 5, ultraviolet rays are received from the conductive substrate 112 side of the short-wavelength ultraviolet ray receiving element 110, so that the conductive substrate 112 absorbs, for example, visible light and transmits ultraviolet light. Since the filter function can be added to the filter, the size can be further reduced, and the configuration is simple and low cost.
【0018】以下、図1〜5における上記各部材につい
て説明する。なお、以下、各部材の符号を省略して説明
する場合がある。 (紫外線受光素子:短波長紫外線受光素子110、長波
長紫外線受光素子120)紫外線受光素子として、短波
長紫外線受光素子110、長波長紫外線受光素子120
は、紫外線の波長以外の波長に感度を有していても、紫
外線のみに感度を有していてもよい。例えばシリコン系
等の紫外線受光素子の如く、紫外線の波長以外の波長に
感度を有する場合、紫外線受光器の受光面或いは構成す
る各素子の間には、可視光のノイズをカットする可視光
カットフィルターや、干渉フィルター、長波長カットフ
ィルター等各種フィルターを設ける必要がある。この場
合、フィルターを薄くする等により、紫外線受光器の厚
さを薄くすることができる。その点、紫外線のみに感度
を有する場合は、紫外線受光器或いは各素子の間の受光
面側に各種フィルター等を設ける必要性がないことから
有利である。但し、特定の紫外線波長を測定する場合
や、半導体層の感度に応じて紫外線波長を変化させて測
定する場合は、若干のフィルターを設ける場合もある。
例えば、水銀灯が発する紫外線の波長のみの紫外線光量
を測定する場合、短波長感度のある半導体層を有する紫
外線受光素子には、特定の短波長紫外域のみを透過させ
感度波長域を変化させるフィルターを紫外線受光器の受
光面或いは構成する各素子の間に設けることができる。
また、図1〜5に示す構成の場合、短波長紫外線受光素
子110は、長波長紫外線を透過する必要がある。Hereinafter, the above members in FIGS. 1 to 5 will be described. In the following, description may be made while omitting the reference numerals of the respective members. (Ultraviolet light receiving element: short wavelength ultraviolet light receiving element 110, long wavelength ultraviolet light receiving element 120) As ultraviolet light receiving elements, short wavelength ultraviolet light receiving element 110, long wavelength ultraviolet light receiving element 120
May have sensitivity to wavelengths other than the wavelength of ultraviolet light, or may have sensitivity only to ultraviolet light. For example, in the case of having sensitivity to wavelengths other than the wavelength of ultraviolet light, such as a silicon-based ultraviolet light receiving element, a visible light cut filter that cuts visible light noise between the light receiving surface of the ultraviolet light receiver or each of the constituent elements. It is necessary to provide various filters such as an interference filter and a long wavelength cut filter. In this case, the thickness of the ultraviolet ray receiver can be reduced by reducing the thickness of the filter. On the other hand, when sensitivity is provided only to ultraviolet light, it is advantageous because there is no need to provide various filters or the like on the light receiving surface side between the ultraviolet light receiver and each element. However, when a specific ultraviolet wavelength is measured or when the ultraviolet wavelength is changed according to the sensitivity of the semiconductor layer, a slight filter may be provided.
For example, when measuring the amount of ultraviolet light only at the wavelength of the ultraviolet light emitted by a mercury lamp, the ultraviolet light receiving element having a semiconductor layer with short wavelength sensitivity has a filter that transmits only a specific short wavelength ultraviolet region and changes the sensitivity wavelength region. It can be provided between the light receiving surface of the ultraviolet light receiver or each of the constituent elements.
In the case of the configuration shown in FIGS. 1 to 5, the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 needs to transmit long-wavelength ultraviolet light.
【0019】具体的に、長波長紫外線受光素子120と
しては、シリコンフォトダイオードと可視域から赤外域
をカットするフィルターとを組み合わせて用いたり、G
aP系の素子(センサー)と可視光をカットするフィル
ターとを組み合わせて用いることができる。長波長紫外
線受光素子120、短波長紫外線受光素子110として
特に好ましくは、紫外線のみに感度を有する紫外線受光
素子が好適に用いられる。このような紫外線のみに感度
を有する紫外線受光素子としては、SiCやダイヤモン
ド、酸化チタン、酸化亜鉛、窒化物系化合物半導体を含
有してなる半導体層を有する素子が挙げられる。中で
も、III族元素(例えばAl、Ga、In)から選択さ
れる少なくとも1種の元素とチッ素とを含有してなる窒
化物系化合物半導体からなる半導体層を有する素子が、
その組成を変えることにより自由に受光波長を変えられ
るため好ましい。特に、このような窒化物系化合物半導
体からなる半導体層を有する素子の中でも、後述する
が、半導体層が非単結晶材料で作製されたものは、受光
面の面積を大きくすることができ、さらにUV−Bに感
度を有しつつ、UV−Aを透過させる構成を容易に作製
できるので、短波長紫外線受光素子110として好適に
用いられる。半導体層について詳しくは後述する。Specifically, as the long wavelength ultraviolet light receiving element 120, a combination of a silicon photodiode and a filter for cutting the infrared region from the visible region can be used.
An aP-based element (sensor) and a filter for cutting visible light can be used in combination. As the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110, an ultraviolet light receiving element having sensitivity to only ultraviolet light is particularly preferably used. Examples of such an ultraviolet light receiving element having sensitivity only to ultraviolet light include an element having a semiconductor layer containing SiC, diamond, titanium oxide, zinc oxide, or a nitride-based compound semiconductor. Among them, an element having a semiconductor layer made of a nitride-based compound semiconductor containing at least one element selected from Group III elements (for example, Al, Ga, and In) and nitrogen,
It is preferable that the light receiving wavelength can be freely changed by changing the composition. In particular, among devices having a semiconductor layer made of such a nitride-based compound semiconductor, as described later, those in which the semiconductor layer is made of a non-single-crystal material can increase the area of the light-receiving surface, and Since a configuration that transmits UV-A while having sensitivity to UV-B can be easily manufactured, it is suitably used as the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110. Details of the semiconductor layer will be described later.
【0020】−導電性基板112、122、130− 導電性基板として、短波長紫外線受光素子110の導電
性基板112と、長波長紫外線受光素子120の導電性
基板122とその構成を異にしてもよいし、同じであっ
てもよい。また、図1〜5に示す紫外線受光器の各導電
性基板は、透明性、紫外線透過性又は上述のように一部
の紫外線吸収性・透過性を有するが、図1に示す紫外線
受光器における短波長紫外線受光素子110の導電性基
板112は、紫外線透過性を有する必要はなく、不透明
であってもよい。但し、図1〜5に示す構成の場合、短
波長紫外線受光素子110は、長波長紫外線受光素子1
20が受光する波長を透過する必要がある。-Conductive Substrates 112, 122, 130 As the conductive substrates, the conductive substrate 112 of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 and the conductive substrate 122 of the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 have different structures. Or the same. Each conductive substrate of the ultraviolet ray receiver shown in FIGS. 1 to 5 has transparency, ultraviolet ray transmission or a part of the ultraviolet ray absorption / transmission property as described above, but the ultraviolet ray receiver shown in FIG. The conductive substrate 112 of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 does not need to have ultraviolet transmittance, and may be opaque. However, in the case of the configuration shown in FIGS. 1 to 5, the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 is
It is necessary to transmit the wavelengths received by 20.
【0021】導電性基板は、基板自体が導電性であって
も、絶縁性基板表面を導電化処理したものであってもよ
く、また、結晶であるか非晶質であるかは問わない。基
板自体が導電性である導電性基板としては、アルミニウ
ム、ステンレススチール、ニッケル、クロム等の金属お
よびその合金結晶、Si、GaAs、GaP、GaN、
SiC、ZnOなどの半導体を挙げることができる。The conductive substrate may be either a substrate itself or a conductive substrate whose surface has been rendered conductive, and it does not matter whether it is crystalline or amorphous. Examples of the conductive substrate in which the substrate itself is conductive include metals such as aluminum, stainless steel, nickel, and chromium, and alloy crystals thereof, Si, GaAs, GaP, GaN, and the like.
Semiconductors such as SiC and ZnO can be given.
【0022】また、絶縁性基板としては、高分子フィル
ム、ガラス、石英、セラミック等を挙げることができ
る。絶縁性基板の導電化処理は、上記導電性基板の具体
例で挙げた金属または金、銀、銅等を蒸着法、スパッタ
ー法、イオンプレーティング法などにより成膜して行う
ことができる。The insulating substrate includes a polymer film, glass, quartz, ceramic and the like. The conductive treatment of the insulating substrate can be performed by forming a film of the metal, gold, silver, copper, or the like described in the specific examples of the conductive substrate by an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or the like.
【0023】導電性基板は、上述のように、紫外線受光
器の構成によっては、紫外線透過性(透明性)を有する
必要性があるが、このような紫外線透過性基板として
は、としては、ガラス、石英、サファイア、MgO、S
iC、ZnO、LiF、CaF 2等の透明な無機材料、
また、弗素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポ
リエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ等
の透明な有機樹脂のフィルムまたは板状体、さらに、オ
プチカルファイバー、セルフォック光学プレート等が使
用できる。As described above, the conductive substrate receives ultraviolet light.
Depending on the configuration of the vessel, it has UV transmittance (transparency)
There is a need, but as such an ultraviolet transparent substrate
May be glass, quartz, sapphire, MgO, S
iC, ZnO, LiF, CaF TwoTransparent inorganic materials, such as
In addition, fluorine resin, polyester, polycarbonate, polycarbonate
Polyethylene, polyethylene terephthalate, epoxy, etc.
A transparent organic resin film or plate, and
Optical fiber, selfoc optical plate, etc.
Can be used.
【0024】紫外線透過性基板は、それ自体が導電性で
あればそのまま導電性基板として使用されるが、導電性
でない場合は、導電化処理または紫外線透過性導電膜の
形成を必要とする。前記導電化処理または紫外線透過性
(透明性)導電膜の形成は、酸化インジウムスズ(IT
O)、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨ
ウ化銅等の紫外線透過性(透明性)導電性材料を用い、
蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどの方
法により形成したもの、あるいはAl,Ni,Au等の
金属を蒸着やスパッタリングなどにより半透明になる程
度に薄く成膜して行われる。また、紫外線透過性を有す
る酸化物半導体なども好適に用いることができる。これ
ら紫外線透過性導電膜の厚さは、薄すぎると紫外線透過
率は高くなるが電気抵抗が高くなるといった問題が生じ
る場合あるので、5nm〜100nm程度が好ましい。The ultraviolet-transparent substrate is used as it is if it is electrically conductive, but if it is not electrically conductive, a conductive treatment or formation of an ultraviolet-transparent conductive film is required. The conductive treatment or the formation of the ultraviolet-transparent (transparent) conductive film is performed by using indium tin oxide (IT
O), using an ultraviolet transparent (transparent) conductive material such as zinc oxide, tin oxide, lead oxide, indium oxide, copper iodide,
It is formed by a method such as vapor deposition, ion plating, or sputtering, or by forming a metal such as Al, Ni, Au, or the like as thin as translucent by vapor deposition or sputtering. Further, an oxide semiconductor or the like having an ultraviolet-transmitting property can be preferably used. If the thickness of these ultraviolet-transmissive conductive films is too small, the ultraviolet transmittance increases, but a problem such as an increase in electric resistance may occur. Therefore, the thickness is preferably about 5 nm to 100 nm.
【0025】導電性基板として特に好ましくは、紫外線
透過性基板と該紫外線透過性基板表面に形成された酸化
物(例えばITO、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化イ
ンジウム、酸化物半導体等)を含む紫外線透過性導電膜
とから構成されることが好適である。315nm或いは
320nmより短波長のUV−Bを透過する透明性基板
としては、石英、サファイア、MgO、LiO、CaF
2等が好適に挙げられる。また、上述のような315n
m或いは320nmより短波長のUV−Bを吸収し、か
つ315nm或いは320nmより長波長のUV−Aを
透過する機能を有する紫外線透過性(透明性)基板とし
て、ガラスが好適であり、このようなガラスとしては、
ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、ソーダガラス、青板ガラ
スなどが好適に挙げられる。なお、導電性基板として
の、図3に示す紫外線受光器の導電性基板130の場
合、紫外線透過性基板の両面に紫外線透過性導電膜が形
成されてなる。Particularly preferably, the conductive substrate is an ultraviolet-transparent substrate and an oxide (eg, ITO, zinc oxide, tin oxide, lead oxide, indium oxide, oxide semiconductor, etc.) formed on the surface of the ultraviolet-transparent substrate. It is preferable to be composed of an ultraviolet-transmissive conductive film containing the same. Quartz, sapphire, MgO, LiO, CaF can be used as a transparent substrate that transmits UV-B having a wavelength shorter than 315 nm or 320 nm.
2 can be preferably used. Also, 315n as described above
Glass is suitable as an ultraviolet transmitting (transparent) substrate having a function of absorbing UV-B having a wavelength shorter than m or 320 nm and transmitting UV-A having a wavelength longer than 315 nm or 320 nm. As glass,
Suitable examples include borosilicate glass, lead glass, soda glass, and blue plate glass. In addition, in the case of the conductive substrate 130 of the ultraviolet ray receiver shown in FIG. 3 as the conductive substrate, the ultraviolet transparent conductive film is formed on both surfaces of the ultraviolet transparent substrate.
【0026】―半導体層114、124― 半導体層として、上述したが、短波長紫外線受光素子1
10の半導体層114、長波長紫外線受光素子120の
半導体層124は、それぞれ紫外線の波長以外の波長に
感度を有していても、紫外線のみに感度を有していても
よい。具体的には、長波長紫外線受光素子120の半導
体層としては、可視域から赤外域をカットするフィルタ
ーを組み合わせシリコン系の半導体層が好適に用いるこ
とがでる。一方、一方、短波長紫外線受光素子110の
半導体層114としては、短波長に感度があり、赤色光
を透過するGaP系の半導体層を用いることができる。
短波長紫外線受光素子110の半導体層114、長波長
紫外線受光素子120の半導体層124のいずれも特に
好ましくは、紫外線のみに感度を有する、SiCやダイ
ヤモンド、酸化チタン、酸化亜鉛、窒化物系化合物半導
体を含有してなる半導体層であり、最も好ましくは、II
I族元素(例えばAl、Ga、In)から選択される少
なくとも1種の元素とチッ素とを含有してなる窒化物系
化合物半導体からなる半導体層が好ましい。—Semiconductor Layers 114 and 124 — As described above, the semiconductor layer has the short-wavelength ultraviolet light receiving element 1.
Each of the ten semiconductor layers 114 and the semiconductor layer 124 of the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 may have sensitivity to wavelengths other than the wavelength of ultraviolet light, or may have sensitivity only to ultraviolet light. Specifically, as the semiconductor layer of the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120, a silicon-based semiconductor layer can be suitably used in combination with a filter that cuts from the visible region to the infrared region. On the other hand, as the semiconductor layer 114 of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110, a GaP-based semiconductor layer which is sensitive to short wavelengths and transmits red light can be used.
Each of the semiconductor layer 114 of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 and the semiconductor layer 124 of the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 is particularly preferable, and has a sensitivity to only ultraviolet light, such as SiC, diamond, titanium oxide, zinc oxide, and a nitride compound semiconductor. And most preferably, II.
A semiconductor layer made of a nitride-based compound semiconductor containing nitrogen and at least one element selected from Group I elements (for example, Al, Ga, and In) is preferable.
【0027】以下、III族元素(IUPACの198
9年無機化学命名法改訂版による族番号は13)から選
択される少なくとも1種の元素とチッ素とを含有してな
る窒化物系化合物半導体からなる半導体層を具体的に説
明する。In the following, Group III elements (IUPAC 198)
A semiconductor layer made of a nitride-based compound semiconductor containing at least one element selected from 13) and nitrogen, according to the 9th edition of the revised inorganic chemical nomenclature, will be specifically described.
【0028】半導体層は、III族元素(IUPACの
1989年無機化学命名法改訂版による族番号は13)
から選択される少なくとも種の元素とチッ素とを含有
し、必要に応じてその他の成分を含有する。III族元
素としては、具体的にはB、Al、Ga、In、Tlが
挙げられるが、Al、Ga、Inから選ばれる少なくと
も1種であることが好ましい。特に、短波長紫外線受光
素子110における半導体層114の組成としては、A
lxGa(1-x)N(0.1<x<0.8)であることが好
ましく、より好ましくはAlxGa(1-x)N(0.2<x
<0.6>である。一方、長波長紫外線受光素子120
における半導体層124の組成としてはAlyGa(1-y)
N(x>y)ことが好ましい。The semiconductor layer is made of a group III element (group number 13 according to the revised edition of IUPAC's 1989 inorganic chemical nomenclature).
And at least one element selected from the group consisting of nitrogen and nitrogen, and if necessary, other components. Specific examples of Group III elements include B, Al, Ga, In, and Tl, and are preferably at least one selected from Al, Ga, and In. In particular, the composition of the semiconductor layer 114 in the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 is A
It is preferable that l x Ga (1-x) N (0.1 <x <0.8), more preferably Al x Ga (1-x) N (0.2 <x
<0.6>. On the other hand, the long wavelength ultraviolet light receiving element 120
The composition of the semiconductor layer 124 in Al y Ga (1-y)
N (x> y) is preferred.
【0029】半導体層としては、非単結晶質状でもよ
く、単結晶質状でもよい。非単結晶質状である場合に
は、非晶質状でもよく、微結晶質状でもよく、これらの
混合された状態であってもよい。結晶質状の場合、その
結晶系は、立方晶あるいは6方晶系のいずれか一つであ
っても、複数の結晶系が混合された状態でもよい。結晶
としては、柱状成長した結晶でもよく、X線回折スペク
トルで単一ピークであり、結晶面方位が高度に配向した
ものでもよく、単結晶でもよい。The semiconductor layer may be non-single crystalline or single crystalline. When it is non-single crystalline, it may be amorphous, microcrystalline, or a mixture thereof. In the case of a crystalline state, the crystal system may be any one of a cubic system and a hexagonal system, or may be a state in which a plurality of crystal systems are mixed. The crystal may be a columnar-grown crystal, a single peak in an X-ray diffraction spectrum, a crystal plane orientation highly oriented, or a single crystal.
【0030】半導体層が非単結晶の場合には、当該半導
体層に0.5at%〜50at%の水素が含有していて
もよく、一配位のハロゲン元素が含有されていてもよ
い。前記半導体層の水素含有量が0.5at%未満で
は、結晶粒界での結合欠陥とあるいは非晶質相内部での
結合欠陥や未結合手を水素との結合によって無くし、バ
ンド内に形成する欠陥準位を不活性化するのに不十分で
あり、結合欠陥や構造欠陥が増大し、暗抵抗が低下し光
感度がなくなるため実用的な半導体受光素子として機能
することができない場合がある。When the semiconductor layer is a non-single crystal, the semiconductor layer may contain 0.5 at% to 50 at% of hydrogen, or may contain a one-coordinate halogen element. When the hydrogen content of the semiconductor layer is less than 0.5 at%, bond defects at crystal grain boundaries or bond defects and dangling bonds inside the amorphous phase are eliminated by bonding with hydrogen, and the semiconductor layer is formed in a band. Insufficiently to inactivate the defect level, the coupling defects and the structural defects increase, the dark resistance decreases, and the photosensitivity is lost, so that it may not be possible to function as a practical semiconductor light receiving element.
【0031】これに対し、半導体層の水素含有量が50
at%を超えると、電気的な特性が劣化すると共に硬度
などの機械的性質が低下することがある。さらに、前記
半導体層が酸化されやすくなり、耐候性が悪化すること
もある。On the other hand, when the hydrogen content of the semiconductor layer is 50
If it exceeds at%, electrical characteristics may be deteriorated and mechanical properties such as hardness may be reduced. Further, the semiconductor layer is easily oxidized, and the weather resistance may be deteriorated.
【0032】ここで、半導体層の水素含有量(at%)
については、ハイドジェンフォワードスキャタリング
(HFS)により絶対値を測定することができる。ま
た、加熱による水素放出量の測定によっても水素含有量
を推定することができる。さらに、本発明の半導体受光
素子の製造工程において、半導体層の形成時に、同時に
シリコン、サファイア等の赤外透明な基板に同様の光半
導体層を形成することで、赤外吸収スペクトルによって
該光半導体の水素含有量を容易に測定することできる。
なお、赤外吸収スペクトルによって水素結合状態も判明
する。Here, the hydrogen content (at%) of the semiconductor layer
Can be measured for absolute value by hydrogen forward scattering (HFS). The hydrogen content can also be estimated by measuring the amount of hydrogen released by heating. Furthermore, in the manufacturing process of the semiconductor light receiving element of the present invention, by forming a similar optical semiconductor layer on an infrared transparent substrate such as silicon and sapphire at the same time as forming the semiconductor layer, the optical semiconductor Can be easily measured.
Note that the hydrogen bonding state is also determined from the infrared absorption spectrum.
【0033】水素を含む半導体層の構造は、例えば、透
過電子線回折で測定した場合、全くリング状の回折パタ
ーンがなく、ぼんやりしたハローパターンの完全に長距
離秩序の欠如しているものから、ハローパターンの中に
リング状の回折パターンが見られるもの、さらに、その
中に輝点が見られるものまで使用できる。このような半
導体層は、透過電子線回折より広範囲を観測するX線回
折測定においては、ほとんど何もピークが得られないこ
とが多い。The structure of the semiconductor layer containing hydrogen, for example, has no ring-like diffraction pattern as measured by transmission electron diffraction, and has a hazy pattern completely lacking long-range order. A halo pattern in which a ring-shaped diffraction pattern can be seen, and a halo pattern in which a bright spot is seen can be used. In such a semiconductor layer, almost no peak is often obtained in X-ray diffraction measurement for observing a wider range than transmission electron beam diffraction.
【0034】また、透過電子線回折の測定いおいて、リ
ング状の回折パターンと共に輝点が多数見られるもの、
さらに、ほとんどスポット状の輝点のみであってもX線
回折測定において、多結晶あるいは最も強いピーク強度
が単結晶にくらべると弱く、かつ、他に弱い他の面方位
のピークが混在している場合もある。さらに、ほとんど
一つの面方位からなるX線回折スペクトルを示す場合も
ある。In transmission electron beam diffraction measurement, many bright spots are observed together with a ring-like diffraction pattern.
Further, even in the case of only spot-shaped bright spots, in the X-ray diffraction measurement, the peak intensity of the polycrystal or the strongest peak is weaker than that of the single crystal, and other weak peaks of other plane orientations are mixed. In some cases. Further, there is a case where an X-ray diffraction spectrum having almost one plane orientation is shown.
【0035】水素を含む半導体層の赤外吸収スペクトル
測定では、水素との結合ピークが存在すると共に、III
族原子(Al、GaおよびIn)とN原子との結合の振
動吸収ピークの半値幅が、非晶質構造が主体の場合には
150cm-1以上であり、微結晶性の場合には100c
m-1以下である。ここで、半値幅とは、III族原子とN
原子の結合を主体とする吸収位置での複数のピークから
なる吸収帯の最高強度とバックグランドを除いた強度の
1/2の値での吸収帯の幅である。In the measurement of the infrared absorption spectrum of the semiconductor layer containing hydrogen, the bonding peak with hydrogen exists and the III
The half-width of the vibration absorption peak of the bond between the group atom (Al, Ga and In) and the N atom is 150 cm -1 or more when the amorphous structure is the main component, and 100 c.
m −1 or less. Here, the half width is defined as the group III atom and N
This is the width of the absorption band at a value of 1/2 of the maximum intensity of the absorption band composed of a plurality of peaks at the absorption position mainly composed of atomic bonds and the intensity excluding the background.
【0036】微結晶の大きさは、その径として、5nm
〜5μmであり、X線回折や電子線回折および断面の電
子顕微鏡写真を用いた形状測定などによって測定するこ
とができる。The size of the microcrystal is 5 nm in diameter.
55 μm, and can be measured by X-ray diffraction, electron beam diffraction, shape measurement using an electron micrograph of a cross section, or the like.
【0037】また、半導体層の吸光係数は、分光光度計
で吸収量を測定し、層厚で除したものを自然対数系で表
したものであり、400nmの光透過量は、透明(ここ
では、紫外線透過性)とみなせるためには20000c
m-1以下が好ましく、10000cm-1以下がより好ま
しい。これらの値は、バンドギャップとしてはほぼ3.
0eV以下に相当する。The extinction coefficient of the semiconductor layer is obtained by measuring the absorption amount with a spectrophotometer and dividing the obtained value by the layer thickness in a natural logarithmic system. 20,000c in order to be regarded as
m −1 or less is preferable, and 10,000 cm −1 or less is more preferable. These values are approximately 3.
It corresponds to 0 eV or less.
【0038】半導体層の原料としては、IIIA族元
素、好ましくはAl、GaおよびInのうちから選ばれ
る1以上の元素を含む有機金属化合物を用いることがで
きる。前記有機金属化合物としては、例えば、トリメチ
ルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ターシャリ
ーブチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリエチ
ルガリウム、ターシャリーブチルガリウム、トリメチル
インジウム、トリエチルインジウム、ターシャリーブチ
ルインジウムなどの液体や固体を気化して単独にあるい
はキャリアガスでバブリングすることによって混合状態
で使用することができる。キャリアガスとしては、水
素、N2、メタン、エタンなどの炭化水素、CF4、C2
F6などのハロゲン化炭素などを用いることができる。As a raw material of the semiconductor layer, an organic metal compound containing a group IIIA element, preferably one or more elements selected from Al, Ga and In can be used. As the organometallic compound, for example, a liquid or solid such as trimethyl aluminum, triethyl aluminum, tertiary butyl aluminum, trimethyl gallium, triethyl gallium, tertiary butyl gallium, trimethyl indium, triethyl indium, and tertiary butyl indium are vaporized. It can be used alone or in a mixed state by bubbling with a carrier gas. Examples of the carrier gas include hydrogen, hydrocarbons such as N 2 , methane and ethane, CF 4 , C 2
A halogenated carbon such as F 6 can be used.
【0039】窒素原料としては、N2、NH3、NF3、
N2H4、メチルヒドラジンなどの気体、または、液体を
気化あるいはキャリアガスでバブリングすることによっ
て使用することができる。As the nitrogen source, N 2 , NH 3 , NF 3 ,
A gas such as N 2 H 4 or methylhydrazine, or a liquid can be used by vaporizing or bubbling with a carrier gas.
【0040】半導体層の組成において、III族元素の量
の総和mと、窒素の量nとの関係が、0.5:1.0≦
m:n≦1.0:0.5を満たすことが好ましく、この
範囲を外れると、III族元素とV族元素(N)との結合に
おいて四面体型結合を取る部分が少なく、欠陥が多くな
り、良好な半導体層として機能しなくなる場合がある。In the composition of the semiconductor layer, the relationship between the total amount m of group III elements and the amount n of nitrogen is 0.5: 1.0 ≦
It is preferable that m: n ≦ 1.0: 0.5 is satisfied. If the ratio is out of this range, the portion of the bond between the group III element and the group V element (N) that takes a tetrahedral bond is small, and the number of defects increases. May not function as a good semiconductor layer.
【0041】半導体層の光学ギャップは、III族元素の
混合比によって任意に変えることができる。GaN:H
を基準にすると、例えば、3.2〜3.5eVより大き
くする場合には、Alを加えることによって、200n
m〜330nmの波長領域を吸収可能な(波長領域に感
度を持つ)、ハンドギャップ(例えば6.5eV)程度
まで大きくすることができる。また、Inを加えること
でも、それぞれに透明のまま波長域を吸収可能なハンド
ギャップを変化させことができる。例えば、Inを加え
ることによって、ハンドギャップを3.2eV以下程度
に変化させることができる。The optical gap of the semiconductor layer can be arbitrarily changed depending on the mixing ratio of the group III element. GaN: H
For example, in the case where it is set to be larger than 3.2 to 3.5 eV, by adding Al, 200 n
It can be increased to a hand gap (for example, 6.5 eV) capable of absorbing the wavelength region of m to 330 nm (having sensitivity in the wavelength region). Also, by adding In, it is possible to change the hand gap that can absorb the wavelength range while each is transparent. For example, by adding In, the hand gap can be changed to about 3.2 eV or less.
【0042】ここで、光学ギャップは波長(eV)と吸
収係数(αe)の2乗のプロットより、低エネルギーの
直線部分を外挿した点から求める。あるいは、吸収係数
が10000cm-1の波長(eV)としてもよい。吸収
係数は、バックグランドを除外した吸光度を用いるか、
膜厚依存性を測定して求められる。Here, the optical gap is obtained from a point obtained by extrapolating a low-energy linear portion from a plot of the square of the wavelength (eV) and the absorption coefficient (αe). Alternatively, a wavelength (eV) having an absorption coefficient of 10,000 cm -1 may be used. For the absorption coefficient, use the absorbance excluding the background,
It is determined by measuring the film thickness dependency.
【0043】また、半導体層は、p、n制御のために元
素を膜中にドープすることができる。ドープし得るn型
用の元素としてはIa族のLi、Ib族のCu、Ag、A
u、IIa族のMg、IIb族のZn、IVa族のSi、G
e、Sn、Pb、VIa族のS、Se、Teを用いること
ができる。The semiconductor layer can be doped with an element for controlling p and n. The n-type elements that can be doped include Li of the Ia group, Cu, Ag, and A of the Ib group.
u, Mg of group IIa, Zn of group IIb, Si, G of group IVa
e, Sn, Pb, and S, Se, and Te in the VIa group can be used.
【0044】ドープし得るp型用の元素としては、Ia
族のLi、Na、K、Ib族のCu、Ag、Au、IIa
族のBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、IIb族のZ
n、Cd、Hg、IVa族のC、Si、Ge、Sn、P
b、VIa族のS、Se、Te、VIb族のCr、Mo、
W、VIIIa族のFe、Co、Niなどを用いることがで
きる。The p-type elements that can be doped include Ia
Group Li, Na, K, Ib Group Cu, Ag, Au, IIa
Group Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, group IIb Z
n, Cd, Hg, IVa group C, Si, Ge, Sn, P
b, VIa group S, Se, Te, VIb group Cr, Mo,
W, VIIIa group Fe, Co, Ni and the like can be used.
【0045】半導体層中の水素は、ドーパントに結合し
不活性化しないように、欠陥準位をパッシベーションす
るための水素が、ドーパントよりもIII族元素および窒
素元素に選択的に結合する必要があり、この点から、特
に、n型用の元素としては、特に、Si,Ge,Snが
好ましく、p型用の元素としては、特に、Be,Mg,
Ca,Zn,Srが好ましい。In order to prevent hydrogen in the semiconductor layer from binding to the dopant and inactivating the dopant, it is necessary that hydrogen for passivating the defect level be selectively bonded to the group III element and the nitrogen element rather than the dopant. From this point, Si, Ge, and Sn are particularly preferable as the n-type elements, and Be, Mg, and the like are particularly preferable as the p-type elements.
Ca, Zn, and Sr are preferred.
【0046】ドーピングの際には、n型用としては、S
iH4、Si2H6、GeH4、GeF 4、SnH4を、p型
用としては、BeH2、BeCl2、BeCl4、シクロ
ペンタジエニルマグネシウム、ジメチルカルシウム、ジ
メチルストロンチウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛な
ど、をガス状態で使用できる。また、これらの元素を半
導体層にドーピングするには、熱拡散法、イオン注入法
等の公知の方法を採用することができる。At the time of doping, for n-type, S
iHFour, SiTwoH6, GeHFour, GeF Four, SnHFourIs the p-type
For use, BeHTwo, BeClTwo, BeClFour, Cyclo
Pentadienyl magnesium, dimethyl calcium, di
Methyl strontium, dimethyl zinc, diethyl zinc
Can be used in a gaseous state. In addition, these elements
Thermal diffusion method, ion implantation method
And other known methods.
【0047】単層の半導体層を形成することによってシ
ョットキー型の素子とすることもできるし、pnダイオ
ード構成やpin構成などを作製することによつてさら
に高効率化することができる。By forming a single semiconductor layer, a Schottky-type element can be obtained. Further, by forming a pn diode configuration or a pin configuration, the efficiency can be further improved.
【0048】半導体層は、IIIA族元素(好ましくは
Al、Ga、およびIn)のうち少なくとも一つ以上の
元素と窒素(と水素)とを含むn型あるいはp型の半導
体層から構成されてもよいし、さらに高濃度のドーピン
グを行った膜p+あるいはn+層を挿入してもよいし、低
濃度のドーピングを行った膜p-あるいはn-層を挿入し
てもよい。The semiconductor layer may be composed of an n-type or p-type semiconductor layer containing at least one or more of Group IIIA elements (preferably Al, Ga and In) and nitrogen (and hydrogen). Alternatively, a film p + or n + layer doped with a higher concentration may be inserted, or a film p − or n − layer doped with a lower concentration may be inserted.
【0049】また、半導体層は、多層構造であってもよ
い。この場合、半導体層は、透明性や障壁の形成のため
に、p型半導体層、i型半導体層、および、n型半導体
層の各層は、それぞれ異なるAlxGayInz(x=0
〜1.0、y=0〜1.0、z=0〜1.0)で表せる
Al、Ga、InとNの組成を持っていてもよいし、p
型半導体層、i型半導体層、および、n型半導体層のそ
れぞれの層が複数のAlxGayInzN:H(x=0〜
1.0、y=0〜1.0、z=0〜1.0)の組成から
成っていてもよい。The semiconductor layer may have a multilayer structure. In this case, the p-type semiconductor layer, the i-type semiconductor layer, and the n-type semiconductor layer have different Al x Ga y In z (x = 0) for transparency and formation of a barrier.
~ 1.0, y = 0 ~ 1.0, z = 0 ~ 1.0), and may have a composition of Al, Ga, In and N.
Type semiconductor layer, i-type semiconductor layer, and each layer of n-type semiconductor layer is a plurality Al x Ga y In z N: H (x = 0~
1.0, y = 0 to 1.0, z = 0 to 1.0).
【0050】以下、図6を参照して、半導体層の形成方
法を説明するが、これに限定されるものではない。な
お、以下の製造方法においては、IIIA族元素とし
て、Al、Ga、およびInのうち少なくとも一つ以上
の元素を用いた例で説明する。Hereinafter, a method for forming a semiconductor layer will be described with reference to FIG. 6, but the method is not limited to this. In the following manufacturing method, an example using at least one of Al, Ga, and In as the group IIIA element will be described.
【0051】ここで、図6は半導体層を形成する層形成
装置100の概略構成図である。なお、層形成装置10
0は、プラズマを活性化手段とするものである。図6に
示すように、層形成装置100は、排気して真空にし得
る容器1と、排気口2と、基板ホルダー3と、基板加熱
用ヒーター4と、容器1に接続された石英管5、6と、
高周波コイル7と、マイクロ波導波管8と、石英管5、
6にそれぞれ連通しているガス導入管9、10と、石英
管5、6にそれぞれ接続しているガス導入管11、12
とを有する。FIG. 6 is a schematic structural view of a layer forming apparatus 100 for forming a semiconductor layer. The layer forming apparatus 10
0 indicates that the plasma is used as the activating means. As shown in FIG. 6, the layer forming apparatus 100 includes a container 1 that can be evacuated and evacuated, an exhaust port 2, a substrate holder 3, a heater 4 for heating the substrate, a quartz tube 5 connected to the container 1, 6 and
A high-frequency coil 7, a microwave waveguide 8, a quartz tube 5,
6, and gas introduction pipes 11, 12 connected to the quartz tubes 5, 6, respectively.
And
【0052】この層形成装置100においては、窒素元
素源として、例えば、N2を用い、ガス導入管9から石
英管5に導入する。例えば、マグネトロンを用いたマイ
クロ波発振器(図示せず)に接続されたマイクロ波導波
管8に、2.45GHzのマイクロ波が供給され、石英
管5内に放電を発生させる。別のガス導入管10から、
例えばH2を石英管6に導入する。高周波発振器(図示
せず)から高周波コイル7に13.56MHzの高周波
を供給し、石英管6内に放電を発生させる。放電空間の
下流側に配されたガス導入管12より、例えば、トリメ
チルガリウムを導入することによって、基板ホルダー3
にセットされた導電性基板上に、窒素ガリウムからなる
半導体層を形成(成膜)することができる。In the layer forming apparatus 100, for example, N 2 is used as a nitrogen element source, and is introduced into the quartz tube 5 from the gas introduction tube 9. For example, a microwave of 2.45 GHz is supplied to a microwave waveguide 8 connected to a microwave oscillator (not shown) using a magnetron, and a discharge is generated in the quartz tube 5. From another gas inlet pipe 10,
For example, H 2 is introduced into the quartz tube 6. A high frequency of 13.56 MHz is supplied from a high frequency oscillator (not shown) to the high frequency coil 7 to generate a discharge in the quartz tube 6. By introducing, for example, trimethylgallium from a gas introduction pipe 12 arranged downstream of the discharge space, the substrate holder 3
A semiconductor layer made of gallium nitrogen can be formed (deposited) on the conductive substrate set in the above.
【0053】なお、前記ガス導入管12から導入された
ガスは、トリメチルガリウムであったが、代わりにイン
ジウム、アルミニウムを含む有機金属化合物を用いるこ
ともできるし、またそれらを混合することもできる。ま
た、これらの有機金属化合物は、ガス導入管11から混
合して導入してもよいし、別々に導入してもよい。Although the gas introduced from the gas introduction pipe 12 is trimethylgallium, an organic metal compound containing indium and aluminum can be used instead, or they can be mixed. Further, these organometallic compounds may be mixed and introduced from the gas introduction pipe 11, or may be introduced separately.
【0054】導電性基板の温度としては、100℃〜6
00℃が好ましい。一般に、導電性基板の温度が高い場
合、および/または、III族原料ガスの流量が少ない場
合には、微結晶の半導体層が形成されやすい。また、導
電性基板の温度が300℃より低く、III族原料ガスの
流量が少ない場合には、微結晶の半導体層が形成されや
すく、基板温度が300℃より高く、低温条件よりもII
I族原料ガスの流量が多い場合であっても、微結晶の半
導体層が形成されやすい。さらに、例えば、H 2放電を
行った場合には、行なわない場合よりも半導体層の微結
晶化を進めることができる。The temperature of the conductive substrate is 100.degree.
00 ° C is preferred. Generally, when the temperature of the conductive substrate is high
And / or when the flow rate of group III source gas is low
In that case, a microcrystalline semiconductor layer is easily formed. Also,
The temperature of the conductive substrate is lower than 300 ° C.
When the flow rate is low, a microcrystalline semiconductor layer is formed.
Quickly, substrate temperature is higher than 300 ℃ and lower than low temperature condition II
Even when the flow rate of Group I source gas is large, half of the crystallites
A conductor layer is easily formed. Further, for example, H TwoDischarge
When performed, finer formation of the semiconductor layer than when not performed
Crystallization can proceed.
【0055】また、C,Si,Ge,Snから選ばれた
少なくとも一つ以上の元素を含むガス、あるいはBe,
Mg,Ca,Zn,Srから選ばれた少なくとも1つ以
上の元素を含むガスを放電空間の下流側(ガス導入管1
1またはガス導入管12)から導入することによってn
型、p型などの任意の伝導型の非晶質あるいは微結晶の
窒化物半導体を得ることができる。C元素を導入する場
合には、条件によっては有機金属化合物の炭素を使用し
てもよい。A gas containing at least one element selected from C, Si, Ge, and Sn, or a gas containing Be,
A gas containing at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Zn, and Sr is supplied to the downstream side of the discharge space (gas introduction pipe 1).
1 or n from the gas inlet tube 12).
It is possible to obtain an amorphous or microcrystalline nitride semiconductor of any conductivity type such as a p-type and a p-type. When introducing C element, carbon of an organometallic compound may be used depending on conditions.
【0056】上述のような層形成装置100において、
放電エネルギーにより形成される活性窒素あるいは活性
水素を独立に制御してもよいし、NH3のような窒素と
水素原子を同時に含むガスを用いてもよい。さらにH2
を加えてもよい。また、有機金属化合物から活性水素が
遊離生成する条件を用いることもできる。このようにす
ることによって、導電性基板上には活性化されたIII族
原子、窒素原子が制御された状態で存在し、かつ、水素
原子がメチル基やエチル基をメタンやエタン等の不活性
分子にするために低温にも拘わらず、炭素がほとんど入
らないか、入っても極低量の、膜欠陥が抑えられた非晶
質あるいは微結晶の膜が生成できる。なお、水素化アモ
ルファスシリコン膜は窒素の代わりに水素を用い、シラ
ン、ジシラン、トリシラン等のガスを有機金属ガスの代
わりに用いればよい。また、プラズマCVD装置を用い
ても形成することができる。In the layer forming apparatus 100 as described above,
Active nitrogen or active hydrogen formed by the discharge energy may be controlled independently, or a gas such as NH 3 containing both nitrogen and hydrogen atoms may be used. H 2
May be added. Further, a condition under which active hydrogen is liberated from the organometallic compound may be used. In this way, activated group III atoms and nitrogen atoms are present on the conductive substrate in a controlled state, and hydrogen atoms convert methyl and ethyl groups into inert groups such as methane and ethane. In spite of the low temperature, an amorphous or microcrystalline film in which little or no carbon is contained and an extremely small amount of film defects are suppressed can be generated despite the low temperature. Note that the hydrogenated amorphous silicon film uses hydrogen instead of nitrogen, and a gas such as silane, disilane, or trisilane may be used instead of the organic metal gas. Further, it can also be formed using a plasma CVD apparatus.
【0057】上述のような層形成装置100において、
活性化手段としては、高周波発振器、マイクロ波発振
器、エレクトロサイクロトロン共鳴方式やヘリコンプラ
ズマ方式であってもよいし、これらを一つ用いてもよい
し、二つ以上を用いてもよい。また、二つともマイクロ
波発振器であってもよいし、2つとも高周波発振器であ
ってもよい。また、図6においては、高周波発振器とマ
イクロ波発振器とを用いたが、2つともマイクロ波発振
器であってもよいし、2つとも高周波発振器であっても
よい。さらに、2つともエレクトロサイクロトロン共鳴
方式やヘリコンプラズマ方式を用いてもよい。高周波発
振器による高周波放電の場合、誘導型でも容量型でもよ
い。In the layer forming apparatus 100 as described above,
As the activating means, a high-frequency oscillator, a microwave oscillator, an electrocyclotron resonance method, or a helicon plasma method may be used, one of them may be used, or two or more may be used. Further, both may be microwave oscillators, and both may be high frequency oscillators. In FIG. 6, a high-frequency oscillator and a microwave oscillator are used, but both may be microwave oscillators or both may be high-frequency oscillators. Further, both may use an electrocyclotron resonance method or a helicon plasma method. In the case of high-frequency discharge by a high-frequency oscillator, an induction type or a capacitance type may be used.
【0058】異なる活性化手段(励起手段)を用いる場
合には、同じ圧力で同時に放電が生起できるようにする
必要があり、放電内と容器1内の層形成部(成膜部)と
の間に圧力差を設けてもよい。また、同一圧力で行う場
合、異なる活性化手段(励起手段)、例えば、マイクロ
波発振器と高周波発振器とを用いると、励起種の励起エ
ネルギーを大きく変えることができ、膜質制御に有効で
ある。半導体層は、反応性蒸着法やイオンプレーイン
グ、リアクティブスパッターなど少なくとも水素が活性
化された雰囲気で形成されることが可能である。When different activating means (exciting means) are used, it is necessary to make it possible to generate a discharge at the same pressure at the same time. May be provided with a pressure difference. Further, when the same pressure is used, if different activating means (exciting means), for example, a microwave oscillator and a high-frequency oscillator are used, the excitation energy of the excited species can be largely changed, which is effective for controlling the film quality. The semiconductor layer can be formed in an atmosphere in which at least hydrogen is activated, such as a reactive evaporation method, ion plating, and reactive sputtering.
【0059】以上説明した、III族元素から選択され
る少なくとも種の元素とチッ素とを含有してなる半導体
層は、可視光に感度がないものであり、紫外線受光器を
保護する保護体に遮光性を持たせる必要がなく、各種フ
ィルター等を介在させる必要もなく、また耐熱性や安定
性に優れている。このため、材料と構成を簡単にするこ
とができ、小さい構成としやすく、素子の厚さを薄くす
ることができる。このため、薄い紫外線受光器を、好適
に作製可能である。The above-described semiconductor layer containing at least one element selected from the group III elements and nitrogen has no sensitivity to visible light, and serves as a protective body for protecting the ultraviolet light receiver. There is no need to provide light-shielding properties, no need for intervening various filters, etc., and excellent heat resistance and stability. Therefore, the material and the configuration can be simplified, the configuration can be easily reduced, and the thickness of the element can be reduced. For this reason, a thin ultraviolet light receiver can be suitably manufactured.
【0060】−電極116、126− 電極は、導電性基板の対向電極として形成される。電極
は、電極側から光を入射させる場合は、前記電極は透明
性を有する必要がある。そのため、透明性電極として
は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛、酸化
錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の透明導電性
材料を用いることができるが、入射光(紫外線)がUV
−Bの如く短波長(320nm以下)のものを含む場合
には、Al,Ni,Au,Ni,Co,Ag等の金属を
蒸着やスパッタリングにより紫外線(光)が透過するよ
うに薄く成膜したものが用いられる。前記膜の厚さは、
5nm〜100nmであり、薄すぎると光透過率は大き
いが電気抵抗が高くなり、また厚すぎると光が透過しな
い。また、電極としては、UV−Bの如く短波長測定す
る場合、特に半透明の金-Electrodes 116 and 126-The electrodes are formed as counter electrodes of the conductive substrate. When light is incident on the electrode from the electrode side, the electrode needs to have transparency. Therefore, as the transparent electrode, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide, tin oxide, lead oxide, indium oxide, and copper iodide can be used.
In the case where a material having a short wavelength (320 nm or less) such as -B is used, a metal such as Al, Ni, Au, Ni, Co, and Ag is thinly formed by vapor deposition or sputtering so that ultraviolet (light) is transmitted. Things are used. The thickness of the film is
When the thickness is too small, the light transmittance is large but the electric resistance is high. When the thickness is too large, light does not pass. In addition, when measuring a short wavelength such as UV-B, the electrode is particularly translucent gold.
【0061】(保護体140)保護体は、紫外線受光器
を構成する紫外線受光素子を保護し、光学的、機械的、
化学的に保護するものである。例えば、構成される紫外
線受光素子が紫外線の波長以外の波長に感度が有る場合
には保護体は遮光の役割(フィルター)を果たしてもよ
い。保護体の材料としては、金属、セラミックス、ガラ
ス、プラスチック等が用いられる。保護体として具体的
な構成としては、特に制限はないが、例えば、箱状(筐
体)のものの内部に接着剤等を用いて紫外線受光素子を
固定し内包する保護体(特に金属からなる場合溶接やハ
ンダ等も利用することができる);1枚の板状のものの
上に紫外線受光素子を固着し、紫外線受光素子の端子部
分のみを封止する或いは全体を樹脂封止する保護体;2
枚の板状のもので紫外線受光素子を挟持して、紫外線受
光素子を固定し内包する保護体;所定の穴を空け、紫外
線受光素子を埋め込んで固定し内包する保護体;プラス
チック等の樹脂を用い、紫外線受光素子周辺を樹脂封止
して内包する保護体;等が挙げられる。また、保護体
は、紫外線受光器を人体に設置する場合、特に材料とし
てプラスチックを用いることが、例えば肌のアレルギー
反応等の人体への影響や、携帯性の点から好ましい。ま
た、保護体として、各導電性基板をその役割をになって
もよい。(Protector 140) The protector protects the ultraviolet light receiving element constituting the ultraviolet light receiver, and is optically, mechanically,
It is chemically protected. For example, when the configured ultraviolet light receiving element has sensitivity to a wavelength other than the wavelength of ultraviolet light, the protective body may serve as a light shielding function (filter). As the material of the protective body, metal, ceramics, glass, plastic, or the like is used. The specific configuration of the protective body is not particularly limited. For example, a protective body (particularly made of metal) in which an ultraviolet light receiving element is fixed and contained by using an adhesive or the like inside a box (housing). A protective member for fixing the ultraviolet ray receiving element on one plate-like member and sealing only the terminal portion of the ultraviolet ray receiving element or resin sealing the whole;
A protective body for holding and fixing the ultraviolet ray receiving element by sandwiching the ultraviolet ray receiving element between two plate-shaped objects; a protective body for opening and fixing the ultraviolet ray receiving element by fixing a predetermined hole; And a protective body that encapsulates the periphery of the ultraviolet light receiving element by resin sealing. In addition, in the case where the ultraviolet ray receiver is installed on the human body, it is preferable to use plastic as the material, in particular, from the viewpoint of the effect on the human body such as allergic skin reaction and the portability. In addition, each conductive substrate may play its role as a protective body.
【0062】保護体は、紫外線受光素子おける半導体層
に紫外線を受光させるように、紫外線受光素子の一部を
露出させる構成でもよい。また、紫外線受光素子を完全
に内包密閉する構成でもよい。この場合、少なくとも保
護体における光入射面は、紫外線を透過する材料で形成
される。例えば300nm付近までの紫外線を透過する
材料としてはソーダガラス、硼珪酸ガラス、紫外線吸収
材の添加されていないアクリルやポリカーボネートなど
の高分子樹脂を使用することができる。200nm付近
の紫外線を透過させる材料としてはシリカガラスや石
英、ポリエチレンやポリプロピレンなどの高分子樹脂や
フィルムが使用できる。The protective body may be configured to expose a part of the ultraviolet light receiving element so that the semiconductor layer in the ultraviolet light receiving element receives ultraviolet light. Further, the configuration may be such that the ultraviolet light receiving element is completely enclosed and sealed. In this case, at least the light incident surface of the protection body is formed of a material that transmits ultraviolet light. For example, as a material that transmits ultraviolet rays up to about 300 nm, soda glass, borosilicate glass, or a polymer resin such as acryl or polycarbonate to which no ultraviolet absorber is added can be used. As a material that transmits ultraviolet light having a wavelength of about 200 nm, silica glass, quartz, a polymer resin such as polyethylene or polypropylene, or a film can be used.
【0063】保護体と紫外線受光素子との間には空間が
あってもよく、樹脂などで充填してもよい。紫外線受光
素子との間に空間を設ける場合、真空でも、窒素やAr
などの気体で満しても、油などの液体で満たしてもよ
い。There may be a space between the protective body and the ultraviolet light receiving element, and the space may be filled with a resin or the like. When a space is provided between the light receiving element and the ultraviolet light receiving element, nitrogen or Ar
Or a liquid such as oil.
【0064】本発明の波長分離型紫外線受光器におい
て、上記図1〜5に示す紫外線受光器では、導電性基板
に、315nm或いは320nmより短波長のUV−B
を吸収し、かつ315nm或いは320nmより長波長
のUV−Aを透過する機能を持たせ、フィルターと同様
の機能を有したが、前記短波長紫外線受光素子と長波長
紫外線受光素子との間に、同様の機能を有するフイルタ
ーを別途設けてもよい。また、本発明においては、各測
定波長に応じて、各種フィルターを設けてもよいし、導
電性基板にその役割を担わせてもよい。In the wavelength-separated ultraviolet light receiver of the present invention, in the ultraviolet light receiver shown in FIGS. 1 to 5, the conductive substrate has a UV-B having a wavelength shorter than 315 nm or shorter than 320 nm.
Has a function of transmitting UV-A having a wavelength longer than 315 nm or 320 nm, and has a function similar to that of a filter. However, between the short wavelength ultraviolet light receiving element and the long wavelength ultraviolet light receiving element, A filter having a similar function may be separately provided. Further, in the present invention, various filters may be provided according to each measurement wavelength, or the conductive substrate may play the role.
【0065】本発明の波長分離型紫外線受光器は、その
構成される紫外線受光素子からの信号を、受光素子の電
極間に流れる光起電流として取り出してもよいし、電圧
を印加することによって、光電流としてを取り出すこと
もできる。電極からの取り出しには導電性接着剤やハン
ダ、ワイヤーボンデング、圧着や圧接で電極配線として
もよい。The wavelength-separated type ultraviolet light receiving device of the present invention may take out a signal from the ultraviolet light receiving device constituting the same as a photovoltaic current flowing between the electrodes of the light receiving device, or by applying a voltage to the signal. It can also be extracted as photocurrent. For taking out from the electrode, a conductive adhesive, solder, wire bonding, pressure bonding or pressure welding may be used as the electrode wiring.
【0066】[0066]
【実施例】以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体
的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制
限するものではない。 (実施例1) ・図1に示す紫外線受光器の作製 −長波長紫外線受光素子120の作製− (a)洗浄した0.2mmの硼珪酸ガラス基板に酸化イ
ンジウムスズ(ITO)を1000Åスパッタした導電
性基板122を基板ホルダー3に載せ、排気口2を介し
て容器1内を真空排気後、ヒーター4により導電性基板
122を350℃に加熱した。N2ガスをガス導入管9
より直径25mmの石英管5内に1000sccm導入
し、マイクロ波導波管8を介して2.45GHzのマイ
クロ波を出力250Wにセットしチューナでマッチング
を取り放電を行った。この時の反射波は0Wであった。
H2ガスはガス導入管10より直径30mmの石英管6
内に500sccm導入した。13.56MHzの高周
波の出力を100Wにセットした。反射波は0Wであっ
た。この状態でガス導入管12より0℃で保持されたト
リメチルガリウム(TMGa)の蒸気を水素をキヤリア
ガスとして用い106Pa圧でバブリングしながらマス
フローコントローラーを通して0.5sccm導入し
た。ガス導入管12より20℃に保持したシクロペンタ
ジエニルマグネシウムにH2ガスを圧力65000Pa
で導入し、マスフローコントローラーを通して1scc
m反応領域に導入した。この時バラトロン真空計で測定
した反応圧力は0.5Torrであった。成膜を30分
行い0.1μmのMgドープGaN:H膜(半導体層1
24)を作製した。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, these embodiments do not limit the present invention. (Example 1)-Fabrication of UV receiver shown in Fig. 1-Fabrication of long-wavelength UV light receiving element 120-(a) Conductivity of indium tin oxide (ITO) sputtered on a cleaned 0.2 mm borosilicate glass substrate at 1000? The conductive substrate 122 was placed on the substrate holder 3, the inside of the container 1 was evacuated through the exhaust port 2, and then the conductive substrate 122 was heated to 350 ° C. by the heater 4. N 2 gas is introduced into the gas introduction pipe 9
1000 sccm was introduced into a quartz tube 5 having a diameter of 25 mm, and a microwave of 2.45 GHz was set to an output of 250 W through the microwave waveguide 8, matching was performed with a tuner, and discharge was performed. The reflected wave at this time was 0W.
Quartz tube of the H 2 gas is 30mm diameter than the gas inlet pipe 10 6
500 sccm was introduced thereinto. 13.56 MHz high frequency output was set to 100W. The reflected wave was 0W. In this state, 0.5 sccm of trimethylgallium (TMGa) vapor kept at 0 ° C. was introduced from a gas introduction pipe 12 through a mass flow controller while bubbling at a pressure of 10 6 Pa using hydrogen as a carrier gas. H 2 gas was introduced into the cyclopentadienyl magnesium kept at 20 ° C. from the gas introduction pipe 12 at a pressure of 65,000 Pa.
1scc through the mass flow controller
m reaction zone. At this time, the reaction pressure measured by a Baratron vacuum gauge was 0.5 Torr. The film was formed for 30 minutes and a 0.1 μm Mg-doped GaN: H film (semiconductor layer 1
24) was produced.
【0067】この上に直径3mmのAuの電極126を
真空蒸着で10nm厚で作製した。この導電性基板12
2のITO膜(電極)とAu電極126に導電性ペース
トにより0.1mmの銀線を接着した。この素子はAu
電極126側が30%の透過率を示した。またAu電極
126側から光入射した場合には200nmから400
nmの範囲で光感度があった。これに対しガラス側から
入射した場合には340nmに感度ピークがありピーク
感度の10%を波長域と定義すると320nmから40
0nmに光感度があった。An Au electrode 126 having a diameter of 3 mm was formed thereon to a thickness of 10 nm by vacuum evaporation. This conductive substrate 12
A 0.1 mm silver wire was adhered to the second ITO film (electrode) and the Au electrode 126 using a conductive paste. This element is Au
The electrode 126 side showed a transmittance of 30%. When light is incident from the Au electrode 126 side, 200 nm to 400
There was photosensitivity in the range of nm. On the other hand, when light is incident from the glass side, there is a sensitivity peak at 340 nm, and 10% of the peak sensitivity is defined as a wavelength range from 320 nm to 40 nm.
There was photosensitivity at 0 nm.
【0068】―短波長紫外線受光素子110の作製― (b)次に洗浄した0.2mmの硼珪酸ガラス基板に酸
化インジウムスズ(ITO)を1000Åスパッタした
導電性基板112をホルダー3に載せ、排気口2を介し
て容器1内を真空排気後、ヒーター4により導電性基板
112を350℃に加熱した。N2ガスをガス導入管9
より直径25mmの石英管5内に1000sccm導入
し、マイクロ波導波管8を介して2.45GHzのマイ
クロ波を出力250Wにセットしチューナでマッチング
を取り放電を行った。この時の反射波は0Wであった。
H2ガスはガス導入管10より直径30mmの石英管6
内に500sccm導入した。13.56MHzの高周
波の出力を100Wにセットした。反射波は0Wであっ
た。この状態でガス導入管12より0℃で保持されたト
リメチルガリウム(TMGa)の蒸気を窒素をキヤリア
ガスとして用い106Pa圧でバブリングしながらマス
フローコントローラーを通して0.2sccm同時にト
リメチルアルミニウムを50℃に加熱し窒素をキヤリア
ガスとして用い1.0sccm導入した。ガス導入管1
2より20℃に保持したシクロペンタジエニルマグネシ
ウムにH2ガスを圧力65000Paで導入し、マスフ
ローコントローラーを通して1sccm反応領域に導入
した。この時バラトロン真空計で測定した反応圧力は
0.5Torrであった。成膜を30分行い0.1μm
のMgドープAl0.4Ga0.6N:H膜(半導体層11
4)を作製した。—Preparation of Short-Wavelength Ultraviolet Light-Receiving Element 110— (b) Next, a conductive substrate 112 obtained by sputtering indium tin oxide (ITO) at 1000 ° on a washed 0.2 mm borosilicate glass substrate is placed on the holder 3 and exhausted. After evacuating the inside of the container 1 through the port 2, the conductive substrate 112 was heated to 350 ° C. by the heater 4. N 2 gas is introduced into the gas introduction pipe 9
1000 sccm was introduced into a quartz tube 5 having a diameter of 25 mm, and a microwave of 2.45 GHz was set to an output of 250 W through the microwave waveguide 8, matching was performed with a tuner, and discharge was performed. The reflected wave at this time was 0W.
The H 2 gas is a quartz tube 6 having a diameter of 30 mm from the gas introduction tube 10.
500 sccm was introduced thereinto. 13.56 MHz high frequency output was set to 100W. The reflected wave was 0W. In this state, trimethylaluminum (TMGa) vapor held at 0 ° C. from the gas introduction pipe 12 was heated at 50 ° C. simultaneously with 0.2 sccm through a mass flow controller while bubbling with nitrogen as a carrier gas at a pressure of 10 6 Pa. Nitrogen was used as a carrier gas and introduced at 1.0 sccm. Gas inlet pipe 1
H 2 gas was introduced at a pressure of 65000 Pa into cyclopentadienyl magnesium kept at 20 ° C. from 2 and introduced into a 1 sccm reaction region through a mass flow controller. At this time, the reaction pressure measured by a Baratron vacuum gauge was 0.5 Torr. Film formation is performed for 30 minutes and 0.1 μm
Mg doped Al 0.4 Ga 0.6 N: H film (semiconductor layer 11)
4) was produced.
【0069】この上に直径3mmのAuの電極116を
真空蒸着で10nm厚で作製した。この導電性基板11
2におけるITO膜(電極)とAu電極116に導電性
ペーストにより0.1mmの銀線を接着した。この短波
長紫外線受光素子はAu電極側から光入射した場合には
200nmから330nmの範囲で光感度があった。2
20nmのピーク感度に対して10%の範囲は320n
m以下であった。An Au electrode 116 having a diameter of 3 mm was formed thereon by vacuum evaporation to a thickness of 10 nm. This conductive substrate 11
A 0.1 mm silver wire was adhered to the ITO film (electrode) and the Au electrode 116 in 2 using a conductive paste. This short-wavelength ultraviolet light receiving element had photosensitivity in the range of 200 nm to 330 nm when light was incident from the Au electrode side. 2
320n for 10% range for 20nm peak sensitivity
m or less.
【0070】―紫外線受光器の作製― (c)上記(a)で作製した長波長紫外線受光素子12
0と、(b)で作製した短波長紫外線受光素子110と
を、図1に示す紫外線受光器のように、長波長紫外線受
光素子120の電極126と、短波長紫外線受光素子1
10の導電性基板112とを、エポキシ系接着剤(セメ
ダイン株式会社製:商品名「セメダインハイスーパ
ー」)を用い、受光方向に正確に重ねて固定し、さらに
短波長紫外線受光素子110の電極116上に保護体1
40として厚さ0.5mmの合成石英板を設けて、波長
分離型紫外線受光器を作製した。—Preparation of Ultraviolet Receiver— (c) Long Wavelength Ultraviolet Receiver 12 Prepared in (a)
0 and the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 manufactured in (b), the electrode 126 of the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the short-wavelength ultraviolet light receiving element 1 like the ultraviolet light receiver shown in FIG.
The ten conductive substrates 112 are accurately overlapped and fixed in the light receiving direction using an epoxy-based adhesive (trade name “Cemedine High Super” manufactured by Cemedine Co., Ltd.). Protective body 1 on top
A synthetic quartz plate having a thickness of 0.5 mm was provided as 40, and a wavelength separation type ultraviolet ray receiver was manufactured.
【0071】―評価― Xeランプを用いて分光出力を測定したところ、先に受
光するように設置した短波長紫外線受光素子110から
の出力は250nmから320nmで感度があり、一
方、長波長紫外線受光素子120からの出力は310か
ら400nmで感度があった。なお、出力強度はXeラ
ンプの分光光量分布とそれぞれの素子の感度によって決
まり、特に長波長紫外線受光素子120の場合には二つ
のAu電極116、126の吸収と、短波長紫外線受光
素子110おける導電性基板112のガラス基板及びI
TO膜の吸収によって決まる。-Evaluation- When the spectral output was measured using a Xe lamp, the output from the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110, which was set to receive light first, was sensitive from 250 nm to 320 nm, while the long-wavelength ultraviolet light was received. The output from device 120 was sensitive from 310 to 400 nm. Note that the output intensity is determined by the spectral light amount distribution of the Xe lamp and the sensitivity of each element. In particular, in the case of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120, the absorption of the two Au electrodes 116 and 126 and the conduction in the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 Glass Substrate 112 and I
It is determined by the absorption of the TO film.
【0072】短波長紫外線受光素子110の出力は30
0nmでピークであり、長波長紫外線受光素子120の
出力は330nmであった。出力強度比は1:10であ
った。この紫外線受光器は同時にUV−AとUV−Bの
強度を分離して安定して精度よく測定することができる
ことがわかった。The output of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 is 30
The peak was at 0 nm, and the output of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 was 330 nm. The output intensity ratio was 1:10. It has been found that this ultraviolet receiver can simultaneously measure the intensity of UV-A and UV-B separately and stably and accurately.
【0073】(実施例2) ・図2に示す紫外線受光器の作製 ―紫外線受光器の作製― 上記(a)で作製した長波長紫外線受光素子120と、
(b)で作製した短波長紫外線受光素子110とを、図
2に示す紫外線受光器のように、長波長紫外線受光素子
120の導電性基板122と、短波長紫外線受光素子1
10の導電性基板112とを、エポキシ系接着剤(セメ
ダイン株式会社製:商品名「セメダインハイスーパ
ー」)を用い、受光方向に正確に重ねて固定し、さらに
短波長紫外線受光素子110の電極116上に保護体1
40として厚さ0.5mmの合成石英板を設けて、波長
分離型紫外線受光器を作製した。(Example 2) ・ Preparation of UV receiver shown in FIG. 2 —Preparation of UV receiver— Long wavelength UV light receiving element 120 prepared in (a) above,
The short wavelength ultraviolet light receiving element 110 manufactured in (b) is connected to the conductive substrate 122 of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the short wavelength ultraviolet light receiving element 1 like the ultraviolet light receiver shown in FIG.
The ten conductive substrates 112 are accurately overlapped and fixed in the light receiving direction using an epoxy-based adhesive (trade name “Cemedine High Super” manufactured by Cemedine Co., Ltd.). Protective body 1 on top
A synthetic quartz plate having a thickness of 0.5 mm was provided as 40, and a wavelength separation type ultraviolet ray receiver was manufactured.
【0074】―評価― Xeランプを用いて分光出力を測定したところ、先に受
光するように設置した短波長紫外線受光素子110の出
力は250nmから320nmで感度があり、長波長紫
外線受光素子120からの出力は320から400nm
で感度があった。なお、出力強度はXeランプの分光光
量分布とそれぞれの素子の感度によって決まり、特に長
波長紫外線受光素子120の場合には二つのAu電極1
16、126の吸収と、二つの導電性基板112、12
2のガラス基板及びITO膜の吸収によって決まる。-Evaluation- When the spectral output was measured using a Xe lamp, the output of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110, which was installed so as to receive light first, was sensitive from 250 nm to 320 nm, Output from 320 to 400 nm
There was sensitivity. Note that the output intensity is determined by the spectral light amount distribution of the Xe lamp and the sensitivity of each element. In particular, in the case of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120, two Au electrodes 1 are used.
16, 126 and the two conductive substrates 112, 12
2 and the absorption of the ITO film.
【0075】短波長紫外線受光素子110の出力は30
0nmでピークであり、長波長紫外線受光素子120の
出力は340nmであった。出力強度比は1:15であ
った。この紫外線受光器は同時にUV−AとUV−Bの
強度を分離して安定して精度よく測定することができる
ことがわかった。The output of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 is 30
The peak was at 0 nm, and the output of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 was 340 nm. The output intensity ratio was 1:15. It has been found that this ultraviolet receiver can simultaneously measure the intensity of UV-A and UV-B separately and stably and accurately.
【0076】(実施例3) ・図4に示す紫外線受光器の作製 ―紫外線受光器の作製― 上記(a)で作製した長波長紫外線受光素子120と、
(b)で作製した短波長紫外線受光素子110とを、図
2に示す紫外線受光器のように、長波長紫外線受光素子
120の導電性基板122と、短波長紫外線受光素子1
10の導電性基板112とを、エポキシ系接着剤(セメ
ダイン株式会社製:商品名「セメダインハイスーパ
ー」)を用い、受光方向に正確に重ねて固定し、さらに
短波長紫外線受光素子110の電極116上に保護体1
40として厚さ0.5mmの合成石英板を設けて、波長
分離型紫外線受光器を作製した。但し、ここで用いた短
波長紫外線受光素子110は、作製方法は同様である
が、受光面のAu電極116の大きさを直径8mmとし
たものを用いた。受光面積は長波長紫外線受光素子12
0約7倍であった。(Embodiment 3) ・ Preparation of the ultraviolet ray receiver shown in FIG. 4 —Preparation of the ultraviolet ray receiver—
The short wavelength ultraviolet light receiving element 110 manufactured in (b) is connected to the conductive substrate 122 of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the short wavelength ultraviolet light receiving element 1 like the ultraviolet light receiver shown in FIG.
The ten conductive substrates 112 are accurately overlapped and fixed in the light receiving direction using an epoxy-based adhesive (trade name “Cemedine High Super” manufactured by Cemedine Co., Ltd.). Protective body 1 on top
A synthetic quartz plate having a thickness of 0.5 mm was provided as 40, and a wavelength separation type ultraviolet ray receiver was manufactured. However, the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 used here was the same in manufacturing method, but the size of the Au electrode 116 on the light receiving surface was 8 mm in diameter. The light receiving area is a long wavelength ultraviolet light receiving element 12
0 was about 7 times.
【0077】―評価― Xeランプを用いて分光出力を測定したところ、先に受
光するように設置した短波長紫外線受光素子110の出
力は250nmから320nmで感度があり、下の長波
長紫外線受光素子からの出力は310から400nmで
感度があった。なお、出力強度はXeランプの分光光量
分布とそれぞれの素子の感度によって決まり、特に長波
長紫外線受光素子120の場合には二つのAu電極11
6、126の吸収と、二つの導電性基板112、122
のガラス基板及びITO膜の吸収によって決まる。短波
長紫外線受光素子110の出力は300nmでピークで
あり、長波長紫外線受光素子120の出力は330nm
であった。出力強度比は2:3であった。この紫外線受
光器は同時にUV−AとUV−Bの強度を分離して安定
して精度よく測定し、両方の素子からの出力強度差が少
なくできることがわかった。-Evaluation- When the spectral output was measured using a Xe lamp, the output of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110 installed so as to receive light first was sensitive at 250 nm to 320 nm, and the lower long-wavelength ultraviolet light receiving element was lower. The output from was sensitive from 310 to 400 nm. Note that the output intensity is determined by the spectral light amount distribution of the Xe lamp and the sensitivity of each element. In particular, in the case of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120, two Au electrodes 11 are used.
6, 126 and the two conductive substrates 112, 122
Is determined by the absorption of the glass substrate and the ITO film. The output of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 is a peak at 300 nm, and the output of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120 is 330 nm.
Met. The output intensity ratio was 2: 3. This UV receiver simultaneously separated UV-A and UV-B intensities and measured them stably and accurately, and found that the difference in output intensity from both elements could be reduced.
【0078】(実施例4) ・図3に示す紫外線受光器の作製 −紫外線受光器の作製− 0.2mmの硼珪酸ガラス基板の両面に酸化インジウム
スズ(ITO)を1000Åスパッタした導電性基板1
30を用い、この一方の面に上記(a)と同様にして、
GaN膜(半導体層124)を成膜し、さらに他方の面
に上記(b)と同様にしてAlGaN膜(半導体層11
4)を作製した。次に、この導電性基板130の両面に
設けられた膜の上に正確に重なる位置に直径3mmのA
uの電極116、26それぞれを真空蒸着で10nm厚
で作製した。そして、ITO膜(電極)とAu電極に導
電性ペーストにより0.1mmの銀線を接着した。さら
に短波長紫外線受光素子110の電極116上に保護体
140として厚さ0.5mmの合成石英板を設けて、一
つの導電性基板130を共通化した長波長紫外線受光素
子120、短波長紫外線受光素子110からなる一体型
の紫外線受光器をした。Example 4 Production of UV Receiver shown in FIG. 3 -Production of UV Receiver- Conductive substrate 1 in which indium tin oxide (ITO) was sputtered on both sides of a 0.2 mm borosilicate glass substrate at 1000 °.
30 on one surface in the same manner as in (a) above.
A GaN film (semiconductor layer 124) is formed, and an AlGaN film (semiconductor layer 11) is formed on the other surface in the same manner as (b).
4) was produced. Next, a 3 mm-diameter A is placed on the film provided on both surfaces of the conductive substrate 130 so as to be exactly overlapped therewith.
Each of u electrodes 116 and 26 was formed to a thickness of 10 nm by vacuum evaporation. Then, a silver wire of 0.1 mm was bonded to the ITO film (electrode) and the Au electrode with a conductive paste. Further, a synthetic quartz plate having a thickness of 0.5 mm is provided as a protective body 140 on the electrode 116 of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110, and the long-wavelength ultraviolet light receiving element 120 and the short-wavelength ultraviolet light receiving element 120 which share one conductive substrate 130 are provided. An integrated UV receiver comprising the element 110 was used.
【0079】この一体型紫外線受光器は、UV−BがA
u電極116側から光入射した場合には200nmから
330nmの範囲で光感度があり、UV−Bに対しては
340nmに感度ピークがありピーク感度の10%を波
長域と定義すると320nmから400nmに光感度が
あった。This integrated UV receiver has a UV-B
When light is incident from the u-electrode 116 side, there is photosensitivity in the range of 200 nm to 330 nm, and for UV-B, there is a sensitivity peak at 340 nm, and when 10% of the peak sensitivity is defined as a wavelength range, the sensitivity falls from 320 nm to 400 nm. There was light sensitivity.
【0080】―評価― Xeランプを用いて分光出力を測定したところ、先に受
光するように設置した短波長紫外線受光素子110の出
力は250nmから320nmで感度があり、下側の長
波長紫外線受光素子からの出力は310から400nm
で感度があった。なお、出力強度はXeランプの分光光
量分布とそれぞれの素子の感度、長波長紫外線受光素子
120の場合、二つのAu電極116、126の吸収
と、一つの導電性基板130のガラス基板とITO膜の
吸収によってきまる。-Evaluation- When the spectral output was measured using a Xe lamp, the output of the short-wavelength ultraviolet light receiving element 110, which was installed so as to receive light first, was sensitive from 250 nm to 320 nm, and was sensitive to the lower long-wavelength ultraviolet light. Output from device is 310 to 400 nm
There was sensitivity. Note that the output intensity is the distribution of the spectral light amount of the Xe lamp, the sensitivity of each element, and in the case of the long wavelength ultraviolet light receiving element 120, the absorption of the two Au electrodes 116 and 126, the glass substrate of one conductive substrate 130, and the ITO film. Is determined by the absorption of
【0081】短波長紫外線受光素子110の出力は30
0nmでピークであり、長波長紫外線受光素子の出力は
330nmであった。出力強度比は1:18であった。
この紫外線受光器は同時にUV−AとUV−Bの強度を
分離して安定して精度よく測定することができることが
わかった。The output of the short wavelength ultraviolet light receiving element 110 is 30
The peak was at 0 nm, and the output of the long-wavelength ultraviolet light receiving element was 330 nm. The output intensity ratio was 1:18.
It has been found that this ultraviolet receiver can simultaneously measure the intensity of UV-A and UV-B separately and stably and accurately.
【0082】実施例から、III族元素とチッ素とを含む
窒化物系化合物半導体層を用いた紫外線受光素子を積層
したが紫外線受光器は、光の入射角度による変化の少な
い、高精度かつ小型で安定なUV−AとUV−Bを同時
に測定できることがわかる。また、この紫外線受光器
は、簡便で低コストであることがわかる。According to the embodiment, an ultraviolet light receiving element using a nitride-based compound semiconductor layer containing a group III element and nitrogen was laminated, but the ultraviolet light receiver has a small variation due to the incident angle of light, a high precision and a small size. It can be seen that UV-A and UV-B can be measured at the same time. Further, it can be seen that this ultraviolet light receiver is simple and low cost.
【0083】[0083]
【発明の効果】以上、本発明によれば、異なる波長領域
の紫外線を同時に分離して精度よく安定して測定可能で
あり、小さく簡便な構成で低コストの紫外線受光器を提
供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a low-cost ultraviolet light receiver which can simultaneously separate ultraviolet light of different wavelength ranges, measure stably with high accuracy, and has a small and simple structure. .
【図1】 本発明の波長分離型紫外線受光器の一例を示
す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a wavelength separation type ultraviolet light receiver according to the present invention.
【図2】 本発明の波長分離型紫外線受光器の他の一例
を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention.
【図3】 本発明の波長分離型紫外線受光器の他の一例
を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention.
【図4】 本発明の波長分離型紫外線受光器の他の一例
を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention.
【図5】 本発明の波長分離型紫外線受光器の他の一例
を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another example of the wavelength separation type ultraviolet light receiver of the present invention.
【図6】 本発明におけるIIIA元素とチッ素とを含
有してなる半導体(非単結晶光半導体)を製造するため
の、半導体の層形成装置の一例を示す概略構成図であ
る。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a semiconductor layer forming apparatus for manufacturing a semiconductor (non-single-crystal optical semiconductor) containing a IIIA element and nitrogen according to the present invention.
100 層形成装置 1 容器 2 排気口 3 基板ホルダー 4 基板加熱用ヒーター 5 石英管 6、6 石英管 7 高周波コイル 8 マイクロ波導波管 9〜12 ガス導入管1 110 短波長紫外線受光素子 120 長波長紫外線受光素子 112、122、130 導電性基板 114、124 半導体層 116、126 電極 140 保護体 Reference Signs List 100 layer forming apparatus 1 container 2 exhaust port 3 substrate holder 4 substrate heating heater 5 quartz tube 6, 6 quartz tube 7 high frequency coil 8 microwave waveguide 9-12 gas introduction tube 1 110 short wavelength ultraviolet light receiving element 120 long wavelength ultraviolet light Light receiving element 112, 122, 130 Conductive substrate 114, 124 Semiconductor layer 116, 126 Electrode 140 Protector
Claims (11)
基板表面に半導体層及び電極を順次積層してなる紫外線
受光素子を2つ以上備え、 前記紫外線受光素子が、紫外線光受光方向に積層されて
なることを特徴とする波長分離型紫外線受光器。1. An ultraviolet light receiving device having a sensitivity in different wavelength regions and comprising at least two ultraviolet light receiving elements formed by sequentially stacking a semiconductor layer and an electrode on the surface of a conductive substrate, wherein the ultraviolet light receiving elements are stacked in an ultraviolet light receiving direction. A wavelength-separated ultraviolet light receiver, comprising:
ることを特徴とする請求項1に記載の波長分離型紫外線
受光器。2. The wavelength-separated ultraviolet receiver according to claim 1, wherein two ultraviolet light-receiving elements are stacked.
性基板同士を対向させて積層されてなることを特徴とす
る請求項2に記載の波長分離型紫外線受光器。3. The wavelength-separated ultraviolet light receiver according to claim 2, wherein the two ultraviolet light receiving elements are stacked with the conductive substrates facing each other.
性基板が一体であることを特徴する請求項2に記載の波
長分離型紫外線受光器。4. The wavelength-separated ultraviolet light receiver according to claim 2, wherein the conductive substrates of the two ultraviolet light-receiving elements are integrated.
該紫外線透過性基板表面或いは両面に形成された酸化物
を含む導電膜とから構成されることを特徴とする請求項
1〜4のいずれかに記載の波長分離型紫外線受光器。5. The conductive substrate according to claim 1, wherein the conductive substrate comprises an ultraviolet-transparent substrate and a conductive film containing an oxide formed on the surface or both surfaces of the ultraviolet-transparent substrate. The wavelength separation type ultraviolet light receiver according to any one of the above.
V−Bを検出し且つUV−Aを透過する短波長紫外線受
光素子であり、他方の紫外線受光素子がUV−Aを検出
する長波長紫外線受光素子であることを特徴とする請求
項2〜5のいずれかに記載の波長分離型紫外線受光器。6. One of the ultraviolet light receiving elements which receives light first is U
6. A short wavelength ultraviolet light receiving element that detects V-B and transmits UV-A, and the other ultraviolet light receiving element is a long wavelength ultraviolet light receiving element that detects UV-A. The wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to any one of the above.
受光することを特徴とする請求項6に記載の波長分離型
紫外線受光器。7. The wavelength-separated ultraviolet light receiver according to claim 6, wherein UV-B and UV-A are simultaneously separated and received.
積が、前記長波長紫外線受光素子の受光面の面積より大
きいことを特徴とする請求項6又は7に記載の波長分離
型紫外線受光器8. The wavelength-separated ultraviolet light receiver according to claim 6, wherein an area of a light receiving surface of the short wavelength ultraviolet light receiving element is larger than an area of a light receiving surface of the long wavelength ultraviolet light receiving element.
線受光素子との間に、315nm或いは320nmより
短波長のUV−Bを吸収し、かつ315nm或いは32
0nmより長波長のUV−Aを透過するフイルターを備
えることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに波長分
離型紫外線受光器。9. A UV-B having a wavelength shorter than 315 nm or 320 nm is absorbed between the short-wavelength ultraviolet light receiving element and the long-wavelength ultraviolet light receiving element, and 315 nm or 32 nm.
9. The wavelength-separated ultraviolet light receiver according to claim 6, further comprising a filter that transmits UV-A having a wavelength longer than 0 nm.
される少なくとも1種の元素とチッ素とを含有してなる
窒化物系化合物半導体からなる半導体層であることを特
徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の波長分離型紫
外線受光器。10. The semiconductor layer according to claim 1, wherein said semiconductor layer is a nitride-based compound semiconductor containing at least one element selected from Group III elements and nitrogen. 10. The wavelength-separated ultraviolet light receiver according to any one of claims 9 to 9.
導体層の組成がAl xGa(1-x)N(0.1<x<0.
8)であり、長波長紫外線受光素子における半導体層の
組成がAlyGa(1-y)N(x>y)であることを特徴と
する請求項10に記載の波長分離型紫外線受光器。11. The half of the short wavelength ultraviolet light receiving element
The composition of the conductor layer is Al xGa(1-x)N (0.1 <x <0.
8) The semiconductor layer in the long wavelength ultraviolet light receiving element
The composition is AlyGa(1-y)N (x> y)
The wavelength separation type ultraviolet ray receiver according to claim 10.
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