JP5624286B2 - Ultraviolet light detection element and ultraviolet light detection device - Google Patents
Ultraviolet light detection element and ultraviolet light detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5624286B2 JP5624286B2 JP2009129653A JP2009129653A JP5624286B2 JP 5624286 B2 JP5624286 B2 JP 5624286B2 JP 2009129653 A JP2009129653 A JP 2009129653A JP 2009129653 A JP2009129653 A JP 2009129653A JP 5624286 B2 JP5624286 B2 JP 5624286B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultraviolet light
- electrode
- light detection
- detection element
- absorption layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 128
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 49
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000000825 ultraviolet detection Methods 0.000 claims description 4
- 229910001361 White metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H lead(2+);dicarbonate;dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 239000010969 white metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 8
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 208000000453 Skin Neoplasms Diseases 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 201000000849 skin cancer Diseases 0.000 description 3
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 206010015150 Erythema Diseases 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010042496 Sunburn Diseases 0.000 description 1
- 241000973887 Takayama Species 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000001217 buttock Anatomy 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 231100000321 erythema Toxicity 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000008105 immune reaction Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
Description
本発明は、人間が自然に浴びてしまう光の中の紫外光成分のみを測定する紫外光検出素子及び紫外光検出装置に関する。 The present invention relates to an ultraviolet light detection element and an ultraviolet light detection device that measure only an ultraviolet light component in light that is naturally exposed to humans.
人類が大量の化石燃料を燃やす事で地球大気内の酸素量が減少し、CO2量が増加していることは良く知られている。後者は温暖化ガスとして著名であるが、酸素量の減少は、大気中の酸素に太陽光の紫外光(UV光)が当たる事で生じているオゾン層にたびたび穴が開く現象を引き起こしている。これはオゾンホールと呼ばれている。 It is well known that the amount of oxygen in the earth's atmosphere decreases and the amount of CO 2 increases as humans burn large amounts of fossil fuels. The latter is well-known as a warming gas, but the decrease in the amount of oxygen causes a phenomenon that holes are often opened in the ozone layer that is generated by the ultraviolet light (UV light) of sunlight hitting oxygen in the atmosphere. . This is called the ozone hole.
オゾンホールができることによって、特に北欧などの高緯度地方に住む、もともと紫外光に対して耐性がない白人の人達は、直接皮膚がんの脅威にさらされる事になる。また、これほど生体に大きな影響でなくとも、紫外光が長期的には肌の劣化などを引き起こすことが知られている。これらは、ほとんど太陽光の当たらない臀部の皮膚が非常に綺麗なこと、高山地域に住む人達の顔の肌は特に荒れていること等から良く知られていることである。 With the creation of an ozone hole, white people who live in high latitudes, especially in northern Europe and are not resistant to ultraviolet light, are directly exposed to skin cancer. Further, it is known that ultraviolet light causes deterioration of the skin in the long term even if it does not have such a great influence on the living body. These are well known because the skin of the buttocks that is hardly exposed to sunlight is very beautiful and the skin of the faces of people living in the Takayama region is particularly rough.
以上の状況を考えると、自分がどれくらい紫外光を浴びているかを知ることは、肌の健康を保つための対策をどれくらい行なえばいいかの指針が得られると言う美容上の利点がある。また、長期的には紫外光量と皮膚がんの発生の関係を明瞭にし、その予防対策をするための基礎となる。 Considering the above situation, knowing how much you have been exposed to ultraviolet light has the cosmetic advantage that you can get a guide on how to take measures to keep your skin healthy. In the long term, it will be the basis for clarifying the relationship between the amount of ultraviolet light and the occurrence of skin cancer and taking preventive measures.
人体の紫外線に対する反応としての紅斑や黒化は、紫外線のみの照射で起こるのではない。実際には可視光・赤外光とが同時に照射されることで起こる複合的な免疫反応であると言われている。このため、紫外線を含む光の照射下で紫外線のみを選択的に高感度で検出できる装置があれば、紫外光に対するケア商品を開発するための強力なツールとなることは間違いない。 Erythema and blackening as a response of the human body to ultraviolet rays do not occur by irradiation with only ultraviolet rays. Actually, it is said to be a complex immune reaction caused by simultaneous irradiation with visible light and infrared light. For this reason, if there is an apparatus capable of selectively detecting only ultraviolet rays with high sensitivity under irradiation of light including ultraviolet rays, there is no doubt that it will be a powerful tool for developing care products for ultraviolet light.
紫外線検出装置には、受光部の光誘起電流量の変化によって受光部に照射される紫外線を検出する、いわゆる光伝導型センサ素子を用いたものがある。これは、波長400nmから650nmの範囲の可視光等にも検出感度を持つSi半導体、また上記可視光等や赤外域の雑音光には検出感度を全く持たないAlxGa1−xN(0≦x≦1)半導体及びダイヤモンド半導体を受光部の固体材料として用いたもの等が従来から考えられている。これらの光伝導型センサ素子の光検出原理は、受光部の半導体にバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を照射することによって、半導体内に電子―正孔対を発生させ、このキャリアを外部印加電圧により外部回路へ取り出し、光誘起電流量として検出するものである。 Some ultraviolet detection devices use a so-called photoconductive sensor element that detects ultraviolet rays applied to the light receiving unit by a change in the amount of photoinduced current in the light receiving unit. This is a Si semiconductor having a detection sensitivity for visible light having a wavelength in the range of 400 nm to 650 nm, and Al x Ga 1-x N (0) which has no detection sensitivity for the visible light and the like and noise light in the infrared region. <= X <= 1) The thing etc. which used the semiconductor and the diamond semiconductor as a solid material of a light-receiving part are considered conventionally. The photodetection principle of these photoconductive sensor elements is to generate electron-hole pairs in the semiconductor by irradiating the semiconductor of the light-receiving part with energy with a band gap or more, and this carrier is applied to the externally applied voltage. Is taken out to an external circuit and detected as a photoinduced current amount.
これらは、一般にMSM(金属/半導体/金属)型の受光素子と呼ばれており、例えば、特許文献1に示されるように、ダイヤモンド単結晶基板の表面を水素化処理し、この水素化処理された表面に正負の電極を櫛型状に形成した紫外線センサが提案されている。ダイヤモンド単結晶基板で紫外線を吸収し、光誘起電流量を検出することで、紫外線量を測定している。
These are generally called MSM (metal / semiconductor / metal) type light receiving elements. For example, as shown in
しかしながら、上記の構成では、電極と電極との間のダイヤモンドで紫外線を吸収することになり、電極が形成されている領域では紫外線の検出が行えない場合があり、検出効率が落ちる。また、ダイヤモンドの作製後に、ダイヤモンドの表面に電極を形成するために、外気中の水分や有機分子の付着等により、ダイヤモンドの表面の状態がすると、電極との接触抵抗等に影響を与える。このため、素子毎に電流−電圧特性等の電気的特性に大きなバラツキが発生するという問題があった。特に、紫外光吸収層に表面の化学活性が高い材料を用いる場合には、このバラツキは大きくなる。 However, in the above configuration, ultraviolet rays are absorbed by the diamond between the electrodes, and there are cases where ultraviolet rays cannot be detected in the region where the electrodes are formed, and the detection efficiency decreases. Further, in order to form an electrode on the surface of the diamond after the production of the diamond, if the surface state of the diamond is caused by adhesion of moisture in the outside air or organic molecules, the contact resistance with the electrode is affected. For this reason, there has been a problem that large variations occur in electrical characteristics such as current-voltage characteristics for each element. In particular, when a material having a high surface chemical activity is used for the ultraviolet light absorption layer, the variation becomes large.
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、紫外光をなるべく広い面積で検出できるとともに、素子毎の電気的特性のバラツキを小さくすることができる紫外光検出素子及び紫外光検出装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an ultraviolet light detection element and an ultraviolet light element that can detect ultraviolet light in as wide an area as possible and reduce variations in electrical characteristics of each element. An object of the present invention is to provide a photodetector.
上記目的を達成するために、本発明の紫外光検出素子は、基板と、前記基板上に配置された紫外光を吸収する紫外光吸収層と、前記紫外光吸収層で吸収された紫外光に基づいて発生する電流を測定する電極とを備え、前記電極は、前記紫外光吸収層からの電流を検出するための検出電極部と、検出された電流を外部に取り出すための取り出し電極部とで構成され、かつ、前記電極は櫛型状の正極と負極との1対で構成され、前記検出電極部は短冊状の正極と負極とが交互に配置されており、前記検出電極部が前記紫外光吸収層に埋まっているとともに前記紫外光吸収層が前記交互に配置された正極と負極に対応した凹凸を有していることを主要な特徴とする。 In order to achieve the above object, an ultraviolet light detection element according to the present invention includes a substrate, an ultraviolet light absorption layer that absorbs ultraviolet light disposed on the substrate, and ultraviolet light absorbed by the ultraviolet light absorption layer. And an electrode for measuring a current generated based on the detection electrode unit for detecting a current from the ultraviolet light absorption layer and an extraction electrode unit for extracting the detected current to the outside. The electrode is composed of a pair of a comb-like positive electrode and a negative electrode, the detection electrode part is alternately arranged with strip-like positive and negative electrodes, and the detection electrode part is the ultraviolet The main feature is that the ultraviolet light absorption layer is embedded in the light absorption layer and has irregularities corresponding to the alternately arranged positive and negative electrodes .
また、本発明の紫外光検出装置は、前記紫外光検出素子が支持基台に設置され、該紫外光検出素子に紫外光を集光させるための反射構造が前記支持基台に形成されていることを主要な特徴とする。 In the ultraviolet light detection apparatus of the present invention, the ultraviolet light detection element is installed on a support base, and a reflection structure for condensing the ultraviolet light on the ultraviolet light detection element is formed on the support base. This is the main feature.
本発明によれば、紫外光を測定するための電極のうち、紫外光吸収層からの電流を検出するための検出電極部が紫外光吸収層に埋まっている。したがって、紫外光吸収層における検出電極部との接触面が、外気に直接に曝されることがなく、電極との接触面の状態を素子毎に均一な状態に維持することができる。 According to the present invention, among the electrodes for measuring ultraviolet light, the detection electrode portion for detecting the current from the ultraviolet light absorbing layer is buried in the ultraviolet light absorbing layer. Therefore, the contact surface with the detection electrode portion in the ultraviolet light absorption layer is not directly exposed to the outside air, and the state of the contact surface with the electrode can be maintained in a uniform state for each element.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic and different from the actual ones. Moreover, the part from which the relationship and ratio of a mutual dimension differ also in between drawings is contained.
本発明の紫外光検出装置は、基本的に、基板と紫外光を吸収する紫外光吸収層と紫外光吸収層で発生した電流を測定する電極とを備えた紫外光検出素子により構成される。 The ultraviolet light detection apparatus of the present invention basically includes an ultraviolet light detection element including a substrate, an ultraviolet light absorption layer that absorbs ultraviolet light, and an electrode that measures current generated in the ultraviolet light absorption layer.
まず、上記紫外光検出素子の一例として、図1〜図3に示すような構成とすることができる。図3は、紫外光検出素子を上面から見た平面図であり、図1は図3のA−A断面を、図2は図3のB−B断面を示す。なお、図3は、わかりやすくするために、保護膜5が取り除かれた状態で示されている。
First, as an example of the ultraviolet light detection element, a configuration as shown in FIGS. 3 is a plan view of the ultraviolet light detection element as seen from above, FIG. 1 shows a cross section taken along the line AA in FIG. 3, and FIG. 2 shows a cross section taken along the line BB in FIG. Note that FIG. 3 is shown with the
基板1上に電極2と電極3が形成されている。電極2が正電極の場合は、電極3が負電極に相当し、電極2が負電極の場合は、電極3が正電極に相当する。電極2及び電極3は、図3に示されるように、櫛型形状に形成されている。櫛型形状の電極2は、短冊状の検出電極部2aと共通部分となる取り出し電極部2bとで構成されており、取り出し電極部2bに複数の検出電極部2aが一体形成されている。また、櫛型形状の電極3も、短冊状の検出電極部3aと共通部分となる取り出し電極部3bとで構成されており、取り出し電極部3bに複数の検出電極部3aが一体形成されている。図1〜図3の実施例では、検出電極部2a、検出電極部3aともに、4つずつ形成されている。また、検出電極部2aと検出電極部3aとは、交互に重なり合わないように配置されている。
An
ここで、櫛型形状電極の短冊状部分に該当する検出電極部2a、3aについては、交互に入れ子状態になっていれば良く、以下のように構成することもできる。例えば、図20(a)に示すように、直方体型である必要がなく、波型形状に形成し、曲線部を持たせるようにしても良い。また、図20(b)に示すように、検出電極部2a、3aの先端に丸みを形成するようにしても良い。次に、図20(c)に示すように、検出電極部2a、3aについて、各電極幅が一定でなくても良く、また電極間の距離が一定でなくても良い。さらには、図20(c)に示すように、電極の長さが一定でなくても良い。以上のような形態をすべて含めて、本発明では、短冊状の検出電極部と呼んでいる。
Here, the
電極2及び電極3の上には、紫外光吸収層4が積層されている。紫外光吸収層4は、紫外光を吸収して、電子と正孔を生成する物質で構成されており、例えば、光電効果を有する半導体層等で構成される。ここで、特徴的なのは、従来構成のように、電極を紫外光吸収層の表面に配置するのではなく、紫外光吸収層4に接してキャリアを直接検出する検出電極部2a、3a電極は、紫外光吸収層4に埋められていることである。
An ultraviolet
図1〜図3からわかるように、電極2、3の領域のうち、紫外光吸収層4と接している検出電極部2aと検出電極部3aの表面は、すべて紫外光吸収層4で覆われて露出しないように形成されている。また、取り出し電極部2b、3bの検出電極部2a、3aに近い側の一部は、紫外光吸収層4が積層されている。このように、紫外光吸収層4の表面には電極が全く配置されないように構成されている。
As can be seen from FIGS. 1 to 3, the surfaces of the
取り出し電極部2b、3b上において、紫外光吸収層4で覆われていない領域に、ワイヤー6がボンディングされている。取り出し電極部2b、3bは、紫外光が紫外光吸収層4で吸収されて、生成された電子、正孔に基づく電流を外部に取り出すための電極部分であり、この電流をワイヤー6で外部に取り出す。このため、電極2と電極3との間に、直流のバイアスを印加する必要があり、図3のように、直流電源が接続される。バイアス電圧は可変できるようになっている。なお、検出電流を外部に取り出すには、ワイヤー6を用いずに、電極2、3を外部への接続電極等と、ハンダ剤でダイボンディングするようにしても良い。
A
紫外光吸収層4は、高抵抗で、かつ紫外光のみを選択的に吸収する材料を使用することが望ましい。高抵抗が望ましいのは、紫外光により発生するキャリアと、素子に印加されるバイアスにより発生する電流との区別をつける必要があるためである。これらの要求を満たすものとして、酸化物系材料としてZnO、MgZnO、TiO2、SrTiO2、InGaNZnO等があげられる。また、InGaN、AlGaN、GaN等であっても良い。これらは、可視光領域の光を吸収しないバンドギャップを持つ材料であり、抵抗値が高い材料である。本実施例では、MgXZn1−XO(0≦X≦0.6)を用いた。
The ultraviolet
一方、基板1は、紫外光に対しては吸収を起こさず透明で、余計な電流が発生しない高抵抗の材料が望ましく、例えばガラスを用いることができる。保護膜5は、防水、防湿、防傷機能などを有するもので、SiNやSiO2等が用いられる。一般的に、SiNの方が防水性に優れているので、これを用いることが多いが、本発明の紫外光検出装置では紫外光を吸収させて検出するため、色が付くSiNは好ましくなく、SiO2を用いるのが望ましい。なお、保護膜5は、形成しなくても良い。
On the other hand, the
また、図1に示されるように、検出電極部2a、3aの上に紫外光吸収層4を積層しているため、通常、紫外光吸収層4の表面は検出電極部2a、3aの凹凸に沿った形状となる。さらに、この凹凸が形成された紫外光吸収層4上に保護膜5を積層しているために、通常、保護膜5の表面も、検出電極部2a、3aの凹凸に沿った凹凸が形成されることになる。これらの凹凸は、紫外光を紫外光吸収層4内に導く際に有利に作用する。凹凸がついていない場合であると、空気層と紫外光吸収層4又は保護膜5との屈折率の違いにより、全反射が起こりやすくなるが、凹凸がついていることにより紫外光の入射角度が様々に変化し、全反射を減少させることができ、紫外光の検出効率が高まる。
Further, as shown in FIG. 1, since the ultraviolet
また、電極2、3の配置については、基板1に接するように配置して、紫外光吸収層4で検出電極部2a、3aの部分等を埋めるようにしているが、図4の構成のようにしても良い。検出電極部2a、3aの周囲が紫外光吸収層4で包み込まれた状態になるように構成される。この場合は、光の吸収がより大きい膜表面側に電極を配置できるため、光誘起電流を大きく取れる。また、異種界面(ガラス/ZnO)から遠いため変動要因が減少する。
The
図9は、実際に、櫛型の電極2,3を形成したパターンの構成例である。上側が検出電極部2a、3aの配置のピッチを20μmとしたものであり、下側が10μmのピッチとしたものである。これらの点線で囲んだ部分を拡大して表示したのが、図10である。検出電極部2a、3aを形成するときに、ピッチが細かくなると、精度良く作製するには、電極パターンをエッチングよって形成するのが望ましい。また、紫外光吸収層をエッチングする場合、エッチングえぐれが、図10のように基板1や電極近傍で生ずることがある。このエッチングえぐれのため、検出電極部2a、3aのみに紫外光吸収層4を積層すると、紫外光吸収層4が検出電極部2a、3aや基板1にきれいに接合せずに、紫外光吸収層4が剥がれてしまうリスクがある。そこで、本実施例のように、取り出し電極部2b、3bの一部が紫外光吸収層4で積層されるように作製することで、この剥がれが発生するのを防止している。
FIG. 9 is a configuration example of a pattern in which comb-shaped
本発明のように、検出電極部2a、3aが紫外光吸収層4に埋め込まれた構成を有する紫外光検出素子をいくつか作製した。また、特許文献1の図1等に記載された従来の構成、すなわち紫外光吸収層の表面に露出した状態で電極が作製された従来の紫外光検出素子をいくつか作製した。そして、これらの紫外光検出状態の変動を比較した。本発明の紫外光検出素子を埋め込み電極型、従来構成の紫外光検出素子を表面電極型と呼ぶことにする。
As in the present invention, several ultraviolet light detection elements having a configuration in which the
紫外光吸収層には、埋め込み電極型及び表面電極型のいずれもZnOを用いた。櫛型電極には、いずれもTiを用い、紫外光吸収層を形成する基板にはガラスを用いた。そして、埋め込み電極型及び表面電極型を各々複数個作製して、各素子の電気的特性のバラツキを調べた。図5は、各タイプの紫外光検出素子に、波長365nmの紫外光を一定の強さで照射して、素子に流れる電流値を測定したものである。 For the ultraviolet light absorbing layer, ZnO was used for both the buried electrode type and the surface electrode type. Ti was used for the comb electrodes, and glass was used for the substrate on which the ultraviolet light absorption layer was formed. Then, a plurality of buried electrode types and surface electrode types were produced, and the variation in electrical characteristics of each element was examined. FIG. 5 shows the measurement of the value of the current flowing through the element by irradiating each type of ultraviolet light detecting element with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm at a certain intensity.
図5(a)は、埋め込み電極型の素子であるが、11個のサンプルに対して、紫外光の測定電流はほぼ一致しており、ほとんど変動がないと言える。図5(b)は、表面電極型の素子であるが、45個のサンプルに対して、紫外光の測定電流の変動は非常に大きくなっている。このように、本発明の埋め込み電極型の方が、従来の表面電極型の素子よりも、遥かに製造素子毎の紫外光検出電流の変動が小さくなり好ましいことがわかる。 FIG. 5A shows a buried electrode type element, but it can be said that the measurement current of the ultraviolet light is almost the same for 11 samples and there is almost no fluctuation. FIG. 5B shows a surface electrode type element, but the fluctuation of the measurement current of ultraviolet light is very large for 45 samples. Thus, it can be seen that the buried electrode type of the present invention is preferable to the conventional surface electrode type element because the fluctuation of the ultraviolet light detection current for each manufactured element is much smaller.
他方、埋め込み電極型と表面電極型について、上記同様、波長365nmの紫外光を照射した場合における電流−電圧特性(IV特性)と、紫外光を照射しない状態での暗電流の電流−電圧特性(IV特性)を比較した。なお、紫外光の強さは一定にし、バイアスを変化させてIV特性を測定した。これを図6に示す。 On the other hand, for the buried electrode type and the surface electrode type, the current-voltage characteristic (IV characteristic) when irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm, and the current-voltage characteristic of dark current when not irradiated with ultraviolet light, as described above. IV characteristics) were compared. The intensity of ultraviolet light was kept constant, and the IV characteristics were measured by changing the bias. This is shown in FIG.
図6(a)は埋め込み電極を、図6(b)は表面電極型を示す。図6でUV ONと記載されたグラフ(上側の曲線)が紫外光照射時のIV特性であり、UV OFFと記載されたグラフ(下側の曲線)が光を全く照射しない場合の暗電流のIV特性である。これらを比較すれば、わかるように、紫外光照射時のIV特性も、暗電流のIV特性も、いずれも表面電極型の方が、素子毎の変動が大きくなっている。この違いの最も極端な例をまとめて表示し、縦軸の電流値のスケールを拡大した図を図7に示す。 6A shows a buried electrode, and FIG. 6B shows a surface electrode type. In FIG. 6, a graph (upper curve) described as UV ON is an IV characteristic at the time of ultraviolet light irradiation, and a dark current when the graph described as UV OFF (lower curve) is not irradiated with light at all. IV characteristics. Comparing these, as can be seen, both the IV characteristics at the time of ultraviolet light irradiation and the IV characteristics of the dark current have a larger variation for each element in the surface electrode type. FIG. 7 shows a diagram in which the most extreme examples of this difference are collectively displayed and the scale of the current value on the vertical axis is enlarged.
図7の白丸を繋いで描かれた曲線S1は、表面電極型の素子に紫外光を照射したときのIV特性(図6(b)のUV ONに相当)を示し、白丸を繋いで描かれた曲線S1は表面電極型の素子の暗電流のIV特性(図6(b)のUV OFFに相当)を示す。また、曲線I1は、埋め込み電極型の素子に紫外光を照射したときのIV特性(図6(a)のUV ONに相当)を示し、曲線I2は、埋め込み電極型の素子の暗電流のIV特性(図6(a)のUV OFFに相当)を示す。この図から、表面電極型の素子の方が、紫外光照射時及び紫外光をオフにした状態のいずれの場合でも、素子毎のIV特性の変動が大きいことが良くわかり、安定した特性の紫外光検出装置には適していない。 Curve S1 drawn by connecting white circles in FIG. 7 shows IV characteristics (corresponding to UV ON in FIG. 6B) when the surface electrode type element is irradiated with ultraviolet light, and is drawn by connecting white circles. Curve S1 shows the IV characteristic of the dark current of the surface electrode type element (corresponding to UV OFF in FIG. 6B). A curve I1 shows an IV characteristic (corresponding to UV ON in FIG. 6A) when the buried electrode type element is irradiated with ultraviolet light, and a curve I2 shows the dark current IV of the buried electrode type element. Characteristics (corresponding to UV OFF in FIG. 6A) are shown. From this figure, it can be clearly seen that the surface electrode type element has a larger variation in IV characteristics for each element in both the ultraviolet light irradiation state and the ultraviolet light off state. It is not suitable for photodetection devices.
次に、紫外光吸収層4と電極2、3とはオーミック接触するように構成されている。本実施例では、検出電極部2a、3a、及び取り出し電極部2b、3bのうち紫外光吸収層4が接触している部分は、オーミック接触を形成している。
Next, the ultraviolet
これは、図8に示すように、紫外光吸収層4と電極2、3がオーミック接触している場合には、紫外光量を増減させたときの検出電流と電圧との関係は、実線のように直線となって比例関係を有する。しかし、ショットキー接触の場合は、点線で示したように、検出電流と電圧は比例関係を構成しないため、紫外光量に比例した検出電流を得ることができない。また、検出電流がほとんど変化しない領域で、紫外光のONとOFFの切り替わり点が有る場合には、ON−OFFの区別も判別しにくいことになる。したがって、特に検出電流量により紫外光量の違いを測定するためには、オーミック接触させることが重要である。
As shown in FIG. 8, when the ultraviolet
紫外光吸収層4には、MgXZn1−XO(0≦X≦0.6)を用いた場合、このMgZnOとオーミック接触できそうな金属を調べたところ図11、12のようになった。図11、12では、波長365nmの紫外光を照射した場合の検出電流特性をON(実線)で示し、暗電流(点線)の特性をOFFで示している。
In the case where Mg X Zn 1-X O (0 ≦ X ≦ 0.6) is used for the ultraviolet
図11(a)は、電極2、3にニッケル(Ni)を用いた場合である。Niの場合は、OFFの特性曲線が測定下限に近くなっているものの、ON−OFFの区別はついている。Niの仕事関数は、5.15eV(エレクトロンボルト)である。図11(b)は、電極2、3にチタン(Ti)を用いた場合である。Tiの場合は、ON−OFFの区別は十分ついている。Tiの仕事関数は、4.33eVである。
FIG. 11A shows the case where nickel (Ni) is used for the
一方、図12(a)は、電極2、3に白金(Pt)を用いた場合である。Ptの場合は、ON−OFFの区別は十分ついている。Ptの仕事関数は、5.65eVである。しかし、剥がれやすいために、電極材料としては好ましくない。図12(b)は、電極2、3にアルミニウム(Al)を用いた場合である。Alの場合は、ON−OFFの区別が判別しにくくなっている。AlはZnOに対してオーミック接触になると言われているが、このデバイスには適さない。Alの仕事関数は、4.28eVである。
On the other hand, FIG. 12A shows a case where platinum (Pt) is used for the
以上の内容を総合すると、オーミック接触だけでなく、剥がれにくさ等の要因も考慮して次のように規定することができる。紫外光吸収層4にMgXZn1−XO(0≦X≦0.6)を用いた場合、電極2、3には、仕事関数が4.3eV以上、5.2eV以下の範囲となる電極材料を用いることが必要である。
In summary, the following contents can be defined in consideration of not only ohmic contact but also factors such as difficulty of peeling. When Mg X Zn 1-X O (0 ≦ X ≦ 0.6) is used for the ultraviolet
基板1には、前述した理由によりガラスを用いるのが望ましい。しかし、ガラスの中でも種類が色々あり、以下のように選択することが望ましい。図13は、基板1にソーダライムガラスを用いた場合と、無アルカリガラスを用いた場合とで、紫外光検出素子の検出電流特性を調べたものである。上記同様、図1〜図3の構成の紫外光検出素子で、紫外光吸収層4にMgXZn1−XO(0≦X≦0.6)を、電極2、3にはTiを用いた。UV ON(実線)と記載しているのが、紫外光を照射したときの検出電流のIV特性であり、Dark(点線)と記載しているのが暗電流のIV特性である。
It is desirable to use glass for the
図13(a)は、基板1にソーダライムガラスを用いた場合であり、紫外光のオンとオフの判別がしにくい素子が現われたりして、バラツキがある。一方、図13(b)は、基板1に、液晶ディスプレイ用に広く使われている無アルカリガラスを用いた場合であり、紫外光のオンとオフの判別が十分つくようになっており、素子毎のバラツキもない。このように、素子の電気的特性を安定させておくためには、基板1に無アルカリガラスを用いることが望ましい。
FIG. 13A shows a case in which soda lime glass is used for the
また、紫外光吸収層4にMgXZn1−XO(0≦X≦0.6)を用い、後述するように、スパッタで作製した場合、特定の結晶配向を有していない構成となる。特定の結晶配向を有していないとは、単結晶のように結晶軸がすべて揃っているもの以外の構造を言い、多結晶構造やアモルファス(非晶質)構造等を含むものである。
In addition, when Mg X Zn 1-X O (0 ≦ X ≦ 0.6) is used for the ultraviolet
これを図16に示す。紫外光吸収層4としてMgZnOをスパッタで作製して、XRD(X線回折:X-ray diffraction)でMgZnOを測定した。縦軸はXRD強度(カウント)を、横軸は角度2θ(度)を示す。θは、良く知られているように、入射X線に対する試料の角度を示す。図16からわかるように、特定の角度θで、特に強度が高くなっているわけでもなく、すべての角度で1000カウントも計数されていない。特定の配向を持った結晶では、特定の角度に対して10万カウント程度も計数される。したがって、図16からも、特定の結晶配向を有していないことがわかる。
This is shown in FIG. MgZnO was produced by sputtering as the ultraviolet
上記のように特定の結晶配向を有していない場合は、以下のような効果がある。例えば、ZnO系化合物のようにウルツ鉱構造をもつ半導体は、基板とZnO系化合物層間または積層される半導体層間で格子定数の差に基づく歪みが発生し、その歪みに基づいてピエゾ電界(応力により発生する電界)が発生する。これは、特に、c軸方向に積層されている場合に問題となる。ピエゾ電界等の問題は、紫外光検出電流特性に影響を与えるので好ましくない。ところが、特定の結晶配向を有していない場合には、このようなピエゾ電界は発生しないので好ましい。 When there is no specific crystal orientation as described above, there are the following effects. For example, a semiconductor having a wurtzite structure, such as a ZnO-based compound, is distorted due to a difference in lattice constant between a substrate and a ZnO-based compound layer or a stacked semiconductor layer, and a piezoelectric field (due to stress) is generated based on the strain. Generated electric field). This becomes a problem particularly when stacked in the c-axis direction. Problems such as a piezo electric field are undesirable because they affect the ultraviolet light detection current characteristics. However, such a piezo electric field is not generated when a specific crystal orientation is not provided.
図14は、太陽スペクトルと本発明に係る紫外光検出素子に紫外光を照射したときの受光感度との関係を示す。図14の横軸は波長(nm)を、左側縦軸は受光感度(A/W)を、右側縦軸は照射エネルギー密度(mW・cm−2・nm−1)を示す。受光感度は、素子に対する入射光量(ワット)と素子に流れる光電流(アンペア)との比で表わされる。 FIG. 14 shows the relationship between the solar spectrum and the light receiving sensitivity when the ultraviolet light detection element according to the present invention is irradiated with ultraviolet light. In FIG. 14, the horizontal axis represents wavelength (nm), the left vertical axis represents light receiving sensitivity (A / W), and the right vertical axis represents irradiation energy density (mW · cm −2 · nm −1 ). The light receiving sensitivity is represented by a ratio between the amount of incident light (watts) to the element and the photocurrent (ampere) flowing through the element.
紫外光領域は、図に示すように、さらに、紫外光A(波長320nmより大きく、400nm以下)、紫外光B(波長280nmより大きく、320nm以下)、紫外光C(波長280nm以下)に分類される。 As shown in the figure, the ultraviolet light region is further classified into ultraviolet light A (wavelength greater than 320 nm and less than or equal to 400 nm), ultraviolet light B (wavelength greater than 280 nm and less than or equal to 320 nm), and ultraviolet light C (wavelength less than 280 nm). The
ところで、ZnO系紫外光検出素子の受光感度は、波長400nmを超える範囲では、測定装置のノイズレベルであり、略0である。波長400nm以下の特に紫外光A、紫外光Bの波長域では、10−2A/W以上の高感度を有するものである。 By the way, the light receiving sensitivity of the ZnO-based ultraviolet light detecting element is a noise level of the measuring apparatus in a range exceeding the wavelength of 400 nm, and is substantially zero. In particular, in the wavelength range of ultraviolet light A and ultraviolet light B having a wavelength of 400 nm or less, it has a high sensitivity of 10 −2 A / W or more.
太陽光スペクトルは、大気圏内における太陽光と大気圏外における太陽光のスペクトルが示されている。また、50%と記載した実線の曲線は、Mgの含有率Xが50%の場合の紫外光検出素子の受光感度を示す。57%と記載した実線の曲線は、Mgの含有率Xが57%の場合の紫外光検出素子の受光感度を示す。このように、大気圏内の太陽光の方が、大気中の吸収により、紫外光領域中の波長の短いスペクトル成分がなくなっており、紫外光Cの領域ではスペクトル成分は存在しない。したがって、ZnO系紫外光検出素子の感度を図の実線のように設定できれば、大気圏内の太陽光は検出されない。 The sunlight spectrum shows the spectrum of sunlight in the atmosphere and sunlight outside the atmosphere. A solid curve indicated as 50% indicates the light receiving sensitivity of the ultraviolet light detecting element when the Mg content X is 50%. A solid curve indicated as 57% indicates the light receiving sensitivity of the ultraviolet light detection element when the Mg content X is 57%. Thus, in the sunlight in the atmosphere, spectral components having a short wavelength in the ultraviolet light region disappear due to absorption in the air, and there are no spectral components in the ultraviolet light C region. Therefore, if the sensitivity of the ZnO-based ultraviolet light detection element can be set as shown by the solid line in the figure, sunlight in the atmosphere cannot be detected.
MgZnO半導体のMg含有率を上げすぎると、結晶構造が変化して、直接遷移半導体でなくなる恐れもあるが、図14からわかるように、Mgの含有率Xが57%でも特性を保っており、MgXZn1−XOのXの上限を60%以下とすることができる。 If the Mg content of the MgZnO semiconductor is increased too much, the crystal structure may change and the direct transition semiconductor may be lost, but as can be seen from FIG. 14, the characteristics are maintained even when the Mg content X is 57%. The upper limit of X of Mg X Zn 1-X O can be 60% or less.
図15は、MgXZn1−XOのXの値とMgの含有率に対するバンドギャップ相当波長(nm)との関係を示す図である。バンドギャップ相当波長は、半導体の吸収波長点(nm)に関係するもので、Xの値が大きくなる程、MgXZn1−XOの吸収波長が短くなっている。この図15や図14からわかるように、MgXZn1−XOのMgの含有率Xを変化させることにより、紫外光検出素子の受光感度領域を変化させることができる。また、MgZnOとZnOの二つの紫外光検出素子、又はMg含有率Xが異なる2つの紫外光検出素子を並べれば、紫外光Aと紫外光Bの紫外線量を弁別することができる。 FIG. 15 is a graph showing the relationship between the X value of Mg X Zn 1-X O and the band gap equivalent wavelength (nm) with respect to the Mg content. The band gap equivalent wavelength is related to the absorption wavelength point (nm) of the semiconductor. The larger the value of X, the shorter the absorption wavelength of Mg X Zn 1-X O. As can be seen from FIG. 15 and FIG. 14, the light receiving sensitivity region of the ultraviolet light detection element can be changed by changing the Mg content X of Mg X Zn 1-X O. Further, if two ultraviolet light detection elements of MgZnO and ZnO, or two ultraviolet light detection elements having different Mg contents X are arranged, the ultraviolet light amounts of the ultraviolet light A and the ultraviolet light B can be distinguished.
まず、本発明の紫外光検出素子を備え、パッケージ化された紫外光検出デバイスの実施例を図17に示す。図17(a)は、上面から見た平面図であり、図17(b)は、図17(a)のC−C断面図である。 First, FIG. 17 shows an embodiment of a packaged ultraviolet light detection device including the ultraviolet light detection element of the present invention. FIG. 17A is a plan view seen from above, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG.
20が本発明に係る紫外光検出素子であり、例えば、図1〜図4に示される構造を有する。この紫外光検出素子20を支持基台21の凹部に配置されている。支持基台21の凹部には、外部に検出された光電流を取り出すための接続電極22、23が形成されている。接続電極22、23は紫外光検出素子20の正電極、負電極に対応して設けられているもので、対応する電極同士、各々ワイヤー等で接続される。支持基台21には、紫外光を紫外光検出素子に集約して検出効率を高めるために、紫外光の反射構造が設けられている。ここでは、接続電極22、23に、Ag等の銀白色系の金属がメッキされている。また、他の反射構造としては、パッケージ21の凹部を凹面鏡のように形成して、その面に反射膜をコーティングするようにしても良い。
図18は、紫外光Aと紫外光Bの紫外線量を弁別するようにした紫外光検出装置の構成例を示す。図18は、紫外光検出装置の平面図を示す。樹脂製のケース(筐体)37の底面に、図17で示したような紫外光検出デバイス50、60が接着剤等により取り付けられている。紫外光検出デバイス50、60に設置された紫外光検出素子には、図示していないが、バイアスが印加されている。また、ケース37の底面に、電池34、受光量積算回路35が接着剤等により取り付けられている。ここで、例えば、50がZnOベースの紫外光検出デバイスであり、60がMgZnOベースの紫外光検出デバイスである。
FIG. 18 shows a configuration example of an ultraviolet light detection apparatus that discriminates the amount of ultraviolet light A and ultraviolet light B from each other. FIG. 18 is a plan view of the ultraviolet light detection apparatus. Ultraviolet
電池34は受光量積算回路35の電源であり、配線31を介して電圧を供給する。受光量積算回路35は、紫外光検出デバイス50、60で受光した紫外光量を積算するためのものである。受光した光量に比例した電流が紫外光検出デバイス50、60に流れるが、その電流値と電力とは比例する。そこで、受光量積算回路35では、電力と電流を検出した時間との積(ワット×時間)を算出する。また、電力は紫外光検出デバイス50、60に流れる電流を取り出すための配線32、33を介して受光量積算回路35で計算される。
The
ここで、配線32を介して全体の光量を算出し、配線33を介して例えば紫外光B以下の波長の光量を算出し、これらを引き算することで、紫外光Aの波長域における光量のみを算出する。
Here, the total amount of light is calculated via the
ケース37の表面には、反射型LCD(液晶)により形成された受光量表示部36が設けられている。受光量表示部36を反射型LCDとしたのは、屋外での視認を容易にするためである。ケース37の上面は、太陽光等の光を取り入れるために、開口部が形成されている。受光量積算回路35で積算された紫外光量は、配線(図示せず)を介して受光量表示部36で表示される。なお、ケース37は別に四角である必要はなく、丸や三角、扇型などデザインしやすいような形に形成しても良い。
On the surface of the
ここで、紫外光Aと紫外光Bでは人体に対する影響が異なり、紫外光Aの方が波長が長い分、表皮細胞の奥まで届き、コラーゲンの分解等を通して肌のツヤ等を失わせる原因になる。 Here, the influence on the human body is different between the ultraviolet light A and the ultraviolet light B, and the ultraviolet light A has a longer wavelength and reaches the back of the epidermis cells, causing the skin to lose its gloss and the like through the degradation of collagen. .
紫外光Bは波長が短いため表皮近くだけにしか吸収されないが、波長が短いということはエネルギーが高くなるため、サンバーン現象や皮膚がんの引き金になる。紫外光Cはオゾン層吸収により地表にはほとんど届いていないため、実質的な影響が大きいのは紫外光Aと紫外光Bである。 Ultraviolet light B is absorbed only near the epidermis because of its short wavelength, but short wavelength increases energy and triggers sunburn phenomenon and skin cancer. Since the ultraviolet light C hardly reaches the surface of the earth due to absorption of the ozone layer, the ultraviolet light A and the ultraviolet light B have a substantial effect.
特に紫外光Aはガラス等を通過してしまうために室内でも影響が大きいこと、皮膚への浸透の深さが深いこと等の理由で、美容的観点から紫外光Bと同じようなケアが必要なUVであると認識されつつある。このように、紫外光A、紫外光Bの人体への作用には差異があるため、それらの光の量を区別して測定し、その効果の違いを弁別しておくことには大きな意義がある。 In particular, ultraviolet light A passes through glass and the like, so it has a great influence in the room and has a deep penetration into the skin. It is being recognized as a good UV. As described above, since there is a difference in the action of the ultraviolet light A and the ultraviolet light B on the human body, it is significant to distinguish and measure the amount of the light and discriminate the difference in the effect.
次に、以上で説明した紫外光検出素子及び紫外光検出装置の製造方法を簡単に説明する。基板1にはガラスを電極2、3にはチタンを、紫外光吸収層4にはMgXZn1−XOを用いた。
Next, a method for manufacturing the ultraviolet light detection element and the ultraviolet light detection device described above will be briefly described. Glass was used for the
ガラス基板上に櫛型状にTiによる電極を50nm〜300nm程度形成する。この工程は、リフトオフによる方法でもエッチングによる方法で良い。櫛型状電極の検出電極部部分の幅が、概ね5μm以下になってくると、エッチングによる方法の方が再現性を確保する点からは望ましい。 An electrode made of Ti is formed in a comb shape on a glass substrate to a thickness of about 50 nm to 300 nm. This step may be a lift-off method or an etching method. When the width of the detection electrode portion of the comb-shaped electrode is approximately 5 μm or less, the etching method is desirable from the viewpoint of ensuring reproducibility.
次に、スパッタリングにより、MgZnO膜を形成する。膜厚は100nm以上が望ましい。あまり、膜厚が薄いと、MgZnO膜で紫外光を十分吸収することができない。ここで、図4のように、櫛型電極の周りを紫外光吸収層で包み込むようにする場合には、まず、スパッタリングにより、MgZnO膜を所定の厚さ形成する。その後、上記のように、櫛型状にTiによる電極を50nm〜300nm程度形成する。次に、再び、スパッタリングにより、MgZnO膜を形成する。 Next, an MgZnO film is formed by sputtering. The film thickness is desirably 100 nm or more. If the film thickness is too thin, the MgZnO film cannot sufficiently absorb ultraviolet light. Here, as shown in FIG. 4, when surrounding the comb-shaped electrode with an ultraviolet light absorbing layer, an MgZnO film is first formed to a predetermined thickness by sputtering. Thereafter, as described above, an electrode made of Ti is formed in a comb shape to a thickness of about 50 nm to 300 nm. Next, an MgZnO film is formed again by sputtering.
次に、櫛型状電極のワイヤーボンディング領域を確保するために、櫛型状電極の端部を覆っているMgZnO膜を希釈塩酸でエッチングして取り除く。ドライエッチングを用いても良いが、ZnO系材料は残渣が残り易いので、ウエットエッチングが簡単である。 Next, in order to secure the wire bonding region of the comb-shaped electrode, the MgZnO film covering the end of the comb-shaped electrode is removed by etching with diluted hydrochloric acid. Although dry etching may be used, residues are easily left in the ZnO-based material, so that wet etching is easy.
ガラス基板を研削し、薄くする。薄くしなくても特に問題はないが、薄い形状の紫外光検出装置を作製したい場合には、素子を薄くしておくとパッケージを薄くすることができるので好ましい。 Grind and thin the glass substrate. Although there is no particular problem even if it is not thinned, it is preferable to make a thin-shaped ultraviolet light detection device because the package can be thinned if the element is thinned.
上記のように完成した紫外光検出素子を、例えば、図17に示すような支持基台にAgペーストやエポキシ樹脂等でダイボンディングしてパッケージ化する。その後、ワイヤーにて素子とパッケージ側電極とを接続する。 The ultraviolet light detection element completed as described above is packaged, for example, by die bonding with Ag paste, epoxy resin or the like on a support base as shown in FIG. Thereafter, the element and the package side electrode are connected by a wire.
上記パッケージ済みデバイスを、例えば図18のようにプリント基板に実装する。筐体に前記プリント基板を実装し、蓋を取り付けて紫外光検出装置が完成する。 The packaged device is mounted on a printed board as shown in FIG. The printed circuit board is mounted on a housing, and a lid is attached to complete the ultraviolet light detection device.
本発明の紫外光検出装置の構成は、ハンディタイプのUV検出器や、SPFアナライザー、あるいは火炎センサや火花センサなど、幅広いデバイスに適用することができる。 The configuration of the ultraviolet light detection apparatus of the present invention can be applied to a wide range of devices such as a handy type UV detector, an SPF analyzer, a flame sensor, and a spark sensor.
1 基板
2 電極
2a 検出電極部
2b 取り出し電極部
3 電極
3a 検出電極部
3b 取り出し電極部
4 紫外光吸収層
5 保護膜
6 ワイヤー
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記基板上に配置された紫外光を吸収する紫外光吸収層と、
前記紫外光吸収層で吸収された紫外光に基づいて発生する電流を測定する電極とを備え、
前記電極は、前記紫外光吸収層からの電流を検出するための検出電極部と、検出された電流を外部に取り出すための取り出し電極部とで構成され、かつ、前記電極は櫛型状の正極と負極との1対で構成され、前記検出電極部は短冊状の正極と負極とが交互に配置されており、前記検出電極部が前記紫外光吸収層に埋まっているとともに前記紫外光吸収層が前記交互に配置された正極と負極に対応した凹凸を有していることを特徴とする紫外光検出素子。 A substrate,
An ultraviolet light absorbing layer that absorbs ultraviolet light disposed on the substrate;
An electrode for measuring a current generated based on ultraviolet light absorbed by the ultraviolet light absorbing layer,
The electrode includes a detection electrode portion for detecting a current from the ultraviolet light absorption layer and a take-out electrode portion for taking out the detected current to the outside, and the electrode is a comb-shaped positive electrode The detection electrode unit is formed by alternately arranging strip-shaped positive electrodes and negative electrodes, and the detection electrode unit is embedded in the ultraviolet light absorption layer and the ultraviolet light absorption layer. Has an unevenness corresponding to the alternately arranged positive and negative electrodes .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009129653A JP5624286B2 (en) | 2009-05-28 | 2009-05-28 | Ultraviolet light detection element and ultraviolet light detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009129653A JP5624286B2 (en) | 2009-05-28 | 2009-05-28 | Ultraviolet light detection element and ultraviolet light detection device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010276483A JP2010276483A (en) | 2010-12-09 |
JP5624286B2 true JP5624286B2 (en) | 2014-11-12 |
Family
ID=43423582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009129653A Expired - Fee Related JP5624286B2 (en) | 2009-05-28 | 2009-05-28 | Ultraviolet light detection element and ultraviolet light detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5624286B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012186190A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Central Glass Co Ltd | Dry cleaning method |
JP6046377B2 (en) | 2011-08-09 | 2016-12-14 | ローム株式会社 | Photodetection element, photodetection device, and auto light device |
CN108037329A (en) * | 2018-01-19 | 2018-05-15 | 深圳华羿科技有限公司 | A kind of luminous energy conversion ultraviolet measurement and display module |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03241777A (en) * | 1989-11-15 | 1991-10-28 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Photoconductive ultraviolet sensor |
JP2798774B2 (en) * | 1990-02-28 | 1998-09-17 | 三洋電機株式会社 | Optical sensor and manufacturing method thereof |
JPH1172381A (en) * | 1997-08-29 | 1999-03-16 | Shimadzu Corp | Measuring apparatus for ultraviolet rays |
JP3939576B2 (en) * | 2002-03-29 | 2007-07-04 | 富士フイルム株式会社 | Compact imaging device |
JP4247128B2 (en) * | 2004-01-05 | 2009-04-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | UV detector tube |
JP4765281B2 (en) * | 2004-08-23 | 2011-09-07 | ソニー株式会社 | Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof |
JP5025326B2 (en) * | 2007-05-14 | 2012-09-12 | ローム株式会社 | Oxide semiconductor photo detector |
-
2009
- 2009-05-28 JP JP2009129653A patent/JP5624286B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010276483A (en) | 2010-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8610133B2 (en) | Photodetection device | |
Winkler et al. | Optical designs that improve the efficiency of Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 solar cells | |
JP4688589B2 (en) | Stacked photovoltaic device | |
JP5190570B2 (en) | Ultraviolet sensor element and manufacturing method thereof | |
US11652179B2 (en) | Methods and systems for real time UV monitoring for tracking and maintaining required vitamin D dosage | |
CN101276821A (en) | Ultraviolet detecting device and manufacturing method thereof, and ultraviolet quantity measuring apparatus | |
US9341513B2 (en) | Photodetecting element having an optical absorption layer, photodetecting device having an optical absorption layer, and auto lighting device | |
CN209087884U (en) | It is a kind of for making the composite construction and infrared detector of infrared detector | |
JP5624286B2 (en) | Ultraviolet light detection element and ultraviolet light detection device | |
US20070170366A1 (en) | Ultraviolet detector | |
WO2005008787A1 (en) | Optical sensor | |
CN110429144A (en) | A kind of plane near infrared photodetector based on tower nurse plasma | |
RU56069U1 (en) | LARGE AREA SILICON PIN PHOTODIODE | |
JP2010050432A (en) | Ultraviolet detection apparatus | |
EP2717323A1 (en) | Photoelectric conversion element | |
CN106098804B (en) | Graphene/Zinc oxide single crystal substrate schottky junction UV photodetector and preparation method thereof | |
KR20110071660A (en) | Transparent electrode and optical device using the same | |
CN209981234U (en) | Planar near-infrared photoelectric detector based on Tamm plasma | |
US9983062B2 (en) | Photoelectric conversion element and wavelength sensor | |
KR100891539B1 (en) | UV radiation detector for biological use | |
US20240088320A1 (en) | Bio-sensing device with optoelectronic device | |
Dobrovolsciy et al. | Clarifying coverages on the basis of tapes SnO2, SiO2, Si3N4 for photodiodes of ultraviolet and visible range | |
Ye et al. | High‐Performance Fully Transparent Ultraviolet Photodetector Fabricated Using GaN‐Based Schottky Barrier Photodiode | |
Pu et al. | ITO AlGaN/GaN Ultraviolet Broadband Photodetector with Exceeding Responsivity beyond the ITO Transmittance Limitation | |
JP5540175B2 (en) | Ultraviolet sensor element and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120525 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130702 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130823 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140304 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140501 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140902 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140926 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5624286 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |