JPH03241777A - 光導電型紫外線センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は紫外線が照射されると抵抗値が変化する光導電
効果を利用した光導電型紫外線センサーに関する。

〔従来の技術〕

従来、紫外線センサーには、基本的に、紫外線が照射さ
れると抵抗値が変化することを利用した光導電型紫外線
センサーと、紫外線が照射されると起電力を発生するこ
とを利用した光起電力型紫外線センサーとが存在する。

しかしながら、いずれの場合にも紫外線受光素子が紫外
線のみならず可視光にも応答をもつため、紫外線センサ
ーとして使用するにあ（つ′ては紫外線のみを透過する
バンドパスフィルターなどの光学フィルター類用いるこ
とが不可欠であった。しかも、通常の光導電型素子では
、照射量に対する出力の直線性に問題があり、これらの
解決が望まれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、フィルター類を一切用いず、かつ、照射紫外
線量に対する出力の直線性をも解決した、光導電型紫外
線センサーを提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意検討した結果２、紫外線感受材料と
して光学的禁止帯幅（Ｅｏｐｔ）が紫外部にある酸化亜
鉛薄膜を用い、可視光に対して実質的に透明で光感受性
をもたない光導電型紫外線センサーとすることにより、
上記課題を解決することができることを見出し、本発明
を完成した。すなわち、本発明は、基板上に酸化亜鉛薄
膜と該薄膜層の紫外線照射による抵抗値の変化を抽出す
る電極を形成してなる光導電型紫外線センサー、である
。

〔発明の開示〕

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明は、基板上に酸化亜鉛薄膜と該薄膜層の紫外線照
射による抵抗値の変化を抽出する電極を形成した光導電
型紫外線センサーに関するものである。

本発明においては、紫外線感受材料として光学的禁止帯
幅（Ｅｏｐｔ　）が紫外部にあり、好ましくは３．０−
３．２ｅＶ程度の酸化亜鉛薄膜を用いる。一般に酸化亜
鉛薄膜はその作製方法により、Ｅｏｐｔが２．９−３，
３ｅＶ程度の範囲になるが、Ｅｏｐｔが３．ＯｅＶより
あまり小さくなると可視光に対する感受性が高まり可視
光による光導電性が無視できなくなる。またＥｏｐｔが
３．２ｅＶよりあまり大きい膜においては紫外線に対す
る感受性の低下を引き起こしセンサー感度の低下を招く
ことになる。従って、本発明においては、Ｅｏｐｔが３
．０−３，２ｅＶ程度の薄膜を用いる。かかる酸化亜鉛
薄膜は紫外線に対し光導電性を示し、かつ可視光に対し
て実質的に透明で光導電性を示さないことから、紫外線
のみを透過させるフィルター類を一切用いずに紫外線セ
ンサーを構成することができる。

この様な酸化亜鉛薄膜は、酸化亜鉛を原料としたスパッ
タリング法、真空蒸着法やイオンブレーティング法、あ
るいは金属亜鉛を原料とした反応性スパッタリング法や
反応性イオンブレーティング法などの物理的成膜技術、
あるいはＣＶＤ法やゾルゲル法などの化学的成膜技術を
適用し作製することができる。Ｅｏｐｔが３．０−３．
２ｅＶの酸化亜鉛薄膜を形成するためには、薄膜形成時
の雰囲気酸素濃度の制御が重要である。まず、雰囲気酸
素濃度を充分に大にして薄膜を形成すると、はぼ３．３
ｅＶＯものが得られる。そこで、徐々に雰囲気酸素濃度
を減少させていくとＥｏｐｔがこれに対応して徐々に減
少しＥｏｐｔが３．０−３゜２ｅＶの範囲のものが得ら
れるので、簡単な試行法により、容易に本発明の対象と
する範囲のＥｏｐｔのものが製造されるのである。

＝３ 本発明においては、基板としては絶縁性の基板、例えば
石英、ガラス、アル逅すなどの無機材料からなる基板、
あるいはポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート
、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどに
代表されるプラスチックス基板を用′いることが好まし
い。

酸化亜鉛薄膜の紫外線照射による抵抗値の変化を抽出す
る電極としては、金、白金、銀、銅、クロム、ニッケル
、アル果ニウムなどの金属材料あるいは酸化インジウム
、酸化錫などの金属酸化物を用いる。これらを、抵抗加
熱あるいは電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法や
イオンブレーティング法などの物理的酸膜技術、あるい
はＣＶＤ法やゾルゲル法などの化学的成膜技術を用い、
マスク法またはエツチング法によりコプレーナ型の電極
パターンを形成する。

本発明においては、例えば、絶縁性基板上に酸化亜鉛薄
膜の抵抗値変化を抽出する電極をマスク法によりくし型
のパターンに形成し、この電極の端部をマスクした状態
で酸化亜鉛薄膜を形成し、一 該電極端部にリード体を取り付けるという構造をとるこ
とが好ましい。この時、紫外線を酸化亜鉛薄膜側から入
射せしめると、酸化亜鉛薄膜の抵抗値変化がくし型電極
により抽出されリード体から外部に導出される。

なお、上記構造以外にも、基板上に酸化亜鉛薄膜をあら
かじめ形成したのち、マスク法やエツチング法などによ
り所定の電極パターンを形成した構造においても同様の
効果が得られ、保護層を設けることにより電極損傷のな
い紫外線センサーを得ることができる。

〔好ましい実施の態様〕

第１図は、本発明の実施の態様を示すものである。１は
絶縁性の基板で、例えば石英、ガラス、アル逅すなどの
無機材料からなる基板、あるいはポリ塩化ビニル、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチ
ルメタクリレートなどに代表されるプラスチックス基板
、２は該基板の一生面に被着された電極で、金、白金、
銀、銅、クロム、ニッケル、アルミニウムなどの金属材
料あるいは酸化インジウム、酸化錫などの金属酸化物か
らなっている。３は電極２の端部を露出せしめた状態で
被着された紫外線感受体である酸化亜鉛薄膜であり、４
は上記電極２に結合された酸化亜鉛薄膜３の抵抗値変化
を外部に導出するために該露出した端部に取り付けられ
たリード体である。なお、酸化亜鉛被膜の厚みは、１０
０人〜１００００人程度であり、電極の厚みは、３００
〜１００００人である。

〔実施例１〕 ガラス基板上に、電極間距離２００μｍ、長さ１０ｃｍ
のくし型電極として、クロムを電子ビム蒸着法により厚
さ１０００人形威し形成その上に抵抗変化を取り出す電
極端部をマスクし、酸化亜鉛（安定剤として５％の酸化
アル旦ニウムを含む）をターゲット材料としスパッタリ
ング法により酸化亜鉛膜を１０００人積層１た。なお、
スパッタリングはアルゴン５ＳＣＣＭ、酸素５ＳＣＣＭ
のガス組成にて出力１００Ｗの高周波スパッタリング装
置にて行った。この時の光学的禁止帯幅（Ｅｏｐｔ　）
は３．ＯｅＶであり、成膜速度は２５久／ｍｉｎであっ
た。

〔実施例２〕 厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレート上に電極
間距離２００μｍ、長さ１０ｃｍのくし型電極を、アル
ミニウムを抵抗加熱蒸着法により厚さ１５００人形威し
形成その上に抵抗変化を取り出す電極部分をマスクし、
金属亜鉛を原料として酸素プラズマを用いた反応性高周
波イオンブレーティング法により、厚さ１０００人の酸
化亜鉛薄膜を形成した。この時の光学的禁止帯幅（Ｅｏ
ｐｔ）は３，２ｅＶであり、成膜速度は１９人／ｍｉｎ
であった。

〔測定例〕

実施例１および２の紫外線センサーの紫外線導電率と暗
導電率を測定した。いずれも暗導電率に対して５０μＷ
／ｃｍ”の紫外線照射時の導電率は２桁以上増大した。

またバイアス電圧に対する光電流の増加は直線的となる
とともに紫外線のない可視光のみの照射時あるいは賄時
には光電流は７ 十分小さくなっている。紫外線照射量に対する光電流の
測定結果を第２図に示す。図に示す様に紫外線照射量に
対し光電流は直線的に変化しており、本発明が可視光除
去のためのフィルターを設けることなく、紫外線のみに
応答する紫外線センサーとして十分実用できるものであ
ることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の態様を示す説明図である。図に
おいて、１は基板、２はパターニングされた電極、３は
紫外線を感受する酸化亜鉛薄膜、４は上記電極２に結合
された上記酸化亜鉛薄膜３の抵抗値変化を外部に導出す
るリード体である。 第２図は実施例１および２の紫外線センサーの紫外線照
射量に対する光電流の測定結果を示すグラフである。 ＝８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に酸化亜鉛薄膜と該薄膜層の紫外線照射に
   よる抵抗値の変化を抽出する電極を形成してなる光導電
   型紫外線センサー。