JPH05129648A - 紫外線検知素子 - Google Patents
紫外線検知素子Info
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- JPH05129648A JPH05129648A JP3308410A JP30841091A JPH05129648A JP H05129648 A JPH05129648 A JP H05129648A JP 3308410 A JP3308410 A JP 3308410A JP 30841091 A JP30841091 A JP 30841091A JP H05129648 A JPH05129648 A JP H05129648A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン超微粒子結晶体が紫外線によるホト
ルミネツセンス効果により赤色光を発光することを利用
して紫外線の検出感度を向上させる。 【構成】 赤色光に対して高い感度を有するシリコン光
検知素子６の上部に、紫外線によるホトルミネツセンス
効果により赤色光を発するシリコン超微粒子結晶体２０
を形成する。そして、紫外線２２の入射によってシリコ
ン超微粒子結晶体２０から発せられる赤色光２４をシリ
コン光検知素子６により検出することにより、紫外線の
入射を間接的に検知する。
ルミネツセンス効果により赤色光を発光することを利用
して紫外線の検出感度を向上させる。 【構成】 赤色光に対して高い感度を有するシリコン光
検知素子６の上部に、紫外線によるホトルミネツセンス
効果により赤色光を発するシリコン超微粒子結晶体２０
を形成する。そして、紫外線２２の入射によってシリコ
ン超微粒子結晶体２０から発せられる赤色光２４をシリ
コン光検知素子６により検出することにより、紫外線の
入射を間接的に検知する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線検知素子に係
り、特に、紫外線感度を大幅に向上させることができる
紫外線検知素子に関する。
り、特に、紫外線感度を大幅に向上させることができる
紫外線検知素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、紫外線検知素子は、紫外線を利
用する分野、例えば医学機器、光学機器分野の紫外線管
理機器、安全対策機器等の各種の分野において用いられ
ている。そして、この種の紫外線検知素子として、材料
が比較的安くて入手が容易なシリコンを用いて製造する
ことが検討されている。
用する分野、例えば医学機器、光学機器分野の紫外線管
理機器、安全対策機器等の各種の分野において用いられ
ている。そして、この種の紫外線検知素子として、材料
が比較的安くて入手が容易なシリコンを用いて製造する
ことが検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受光素
子としてシリコンを用いたシリコン光検知素子は、紫外
線域の波長では非常に感度が低くてＳ／Ｎ比が非常に悪
いことから、紫外線の検知素子としては十分に機能し得
ない。この理由は、紫外線がシリコン光検知素子の表面
に当たるとこの部分でほとんどの紫外線が吸収されてし
まい、この紫外線が検知機能のあるＰＮ接合部まで到達
しないことによると考えられており、実際、この種の受
光素子の分野においてもシリコンは光を効率よく取り出
すことが難しく、これにより発光素子は実現することが
できないものと信じられていた。本発明は、以上のよう
な問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案された
ものである。本発明の目的は、シリコンの超微粒子結晶
体が紫外線によるホトルミネツセンス効果により赤色光
を発することを利用して紫外線の検出感度を向上させる
ことができる紫外線検知素子を提供することにある。
子としてシリコンを用いたシリコン光検知素子は、紫外
線域の波長では非常に感度が低くてＳ／Ｎ比が非常に悪
いことから、紫外線の検知素子としては十分に機能し得
ない。この理由は、紫外線がシリコン光検知素子の表面
に当たるとこの部分でほとんどの紫外線が吸収されてし
まい、この紫外線が検知機能のあるＰＮ接合部まで到達
しないことによると考えられており、実際、この種の受
光素子の分野においてもシリコンは光を効率よく取り出
すことが難しく、これにより発光素子は実現することが
できないものと信じられていた。本発明は、以上のよう
な問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案された
ものである。本発明の目的は、シリコンの超微粒子結晶
体が紫外線によるホトルミネツセンス効果により赤色光
を発することを利用して紫外線の検出感度を向上させる
ことができる紫外線検知素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、粒径が３０オ
ングストローム〜１００オングストローム程度のシリコ
ン超微粒子結晶体は紫外線に対するホトルミネツセンス
効果によりある程度強い赤色光を発光し、この赤色光に
対してはシリコン光検知素子の感度が良好である、とい
うことを発見することによりなされたものである。本発
明は、上記問題点を解決するために、紫外線によって発
光するシリコン超微粒子結晶体と、前記シリコン超微粒
子結晶体からの発光を感知するシリコン光検知素子とを
備えるように構成したものである。
ングストローム〜１００オングストローム程度のシリコ
ン超微粒子結晶体は紫外線に対するホトルミネツセンス
効果によりある程度強い赤色光を発光し、この赤色光に
対してはシリコン光検知素子の感度が良好である、とい
うことを発見することによりなされたものである。本発
明は、上記問題点を解決するために、紫外線によって発
光するシリコン超微粒子結晶体と、前記シリコン超微粒
子結晶体からの発光を感知するシリコン光検知素子とを
備えるように構成したものである。
【０００５】
【作用】本発明は、以上のように構成したので外部から
の紫外線がシリコン超微粒子結晶体に当たるとこの結晶
体はホトルミネツセンス効果により赤色の光を発光す
る。この発せられた赤色光は、赤色光の波長領域にて感
度の優れたシリコン光検知素子により検出され、これに
より結果的に紫外線に対する感度を向上させることが可
能となる。
の紫外線がシリコン超微粒子結晶体に当たるとこの結晶
体はホトルミネツセンス効果により赤色の光を発光す
る。この発せられた赤色光は、赤色光の波長領域にて感
度の優れたシリコン光検知素子により検出され、これに
より結果的に紫外線に対する感度を向上させることが可
能となる。
【０００６】
【実施例】以下に、本発明に係る紫外線検知素子の一実
施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係
る紫外線検知素子を示す断面図、図２は紫外線検知素子
の動作を説明するための動作説明図、図３は図２中のＡ
部の拡大図である。図示するようにこの紫外線検知素子
２は、導電性のステム等よりなるチップ固定板４上に形
成された、通常のシリコン光検知素子６を有している。
このシリコン光検知素子６は、上記チップ固定板４上に
付着堆積されたＮ型のシリコン半導体基板８と、この基
板８上に付着堆積されたＰ型のシリコン半導体基板１０
とにより主に構成されており、これら両基板８、１０の
境界面に赤色光の波長域に感度の良好なＰＮ接合部１２
が形成される。尚、上記Ｎ型及びＰ型の半導体の積層順
位を逆にしてＰ型及びＮ型の順に積層するようにしても
よい。
施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係
る紫外線検知素子を示す断面図、図２は紫外線検知素子
の動作を説明するための動作説明図、図３は図２中のＡ
部の拡大図である。図示するようにこの紫外線検知素子
２は、導電性のステム等よりなるチップ固定板４上に形
成された、通常のシリコン光検知素子６を有している。
このシリコン光検知素子６は、上記チップ固定板４上に
付着堆積されたＮ型のシリコン半導体基板８と、この基
板８上に付着堆積されたＰ型のシリコン半導体基板１０
とにより主に構成されており、これら両基板８、１０の
境界面に赤色光の波長域に感度の良好なＰＮ接合部１２
が形成される。尚、上記Ｎ型及びＰ型の半導体の積層順
位を逆にしてＰ型及びＮ型の順に積層するようにしても
よい。
【０００７】このようにして積層形成されたシリコン検
知素子６の上面には、例えばＳｉＯ2よりなる透光性の
保護酸化膜１４が堆積して形成されている。そして、上
記Ｐ型のシリコン半導体基板１０にはこの上の保護酸化
膜１４を貫通して電極１１が形成されると共に、この電
極１１にはリード１６が電気的に接続されている。ま
た、上記チップ固定板４にもリード１８が接続されてい
る。そして、上記保護酸化膜１４の上面には、本発明の
特長とする粉末状のシリコン超微粒子結晶体２０が少な
くとも上記ＰＮ接合部１２の上方を被うように所定の厚
さで塗布乃至堆積形成されている。このシリコン超微粒
子結晶体２０は、望ましくは例えば３０オングストロー
ム〜１００オングストローム程度の粒径を有し、紫外線
の照射によりホトルミネツセンス効果を起こして波長が
約６５００オングストローム前後の赤色の光を発するも
のである。
知素子６の上面には、例えばＳｉＯ2よりなる透光性の
保護酸化膜１４が堆積して形成されている。そして、上
記Ｐ型のシリコン半導体基板１０にはこの上の保護酸化
膜１４を貫通して電極１１が形成されると共に、この電
極１１にはリード１６が電気的に接続されている。ま
た、上記チップ固定板４にもリード１８が接続されてい
る。そして、上記保護酸化膜１４の上面には、本発明の
特長とする粉末状のシリコン超微粒子結晶体２０が少な
くとも上記ＰＮ接合部１２の上方を被うように所定の厚
さで塗布乃至堆積形成されている。このシリコン超微粒
子結晶体２０は、望ましくは例えば３０オングストロー
ム〜１００オングストローム程度の粒径を有し、紫外線
の照射によりホトルミネツセンス効果を起こして波長が
約６５００オングストローム前後の赤色の光を発するも
のである。
【０００８】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、図２及び図３に示すよう
に外部より入射した紫外線２２がシリコン超微粒子結晶
体２０に照射されると、この結晶体２０はホトルミネツ
センス効果により、粒径が３０オングストローム前後の
とき約６５００オングストローム程度の赤色光２４を発
する。この赤色光２４は保護酸化膜１４及びＰ型のシリ
コン半導体基板１０を透過してＰＮ接合部１２の近傍に
進入してこれに到達し、ここに大きな光電流を発生す
る。この光電流は、Ｐ型のシリコン半導体基板１０及び
チップ固定板４に接続したリード１６、１８を介して電
流計２６により検出されて、紫外線の入射が検知され
る。
動作について説明する。まず、図２及び図３に示すよう
に外部より入射した紫外線２２がシリコン超微粒子結晶
体２０に照射されると、この結晶体２０はホトルミネツ
センス効果により、粒径が３０オングストローム前後の
とき約６５００オングストローム程度の赤色光２４を発
する。この赤色光２４は保護酸化膜１４及びＰ型のシリ
コン半導体基板１０を透過してＰＮ接合部１２の近傍に
進入してこれに到達し、ここに大きな光電流を発生す
る。この光電流は、Ｐ型のシリコン半導体基板１０及び
チップ固定板４に接続したリード１６、１８を介して電
流計２６により検出されて、紫外線の入射が検知され
る。
【０００９】このように、本実施例においては、紫外線
２２に対してホトルミネツセンス効果により赤色光を発
するシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子
６の受光面に堆積形成し、この結晶体２０より励起発光
された赤色光をシリコン光検知素子６の感度の高い波長
域により検出することにしたので、紫外線の検出感度の
Ｓ／Ｎ比を改善して紫外線の検出感度を大幅に向上させ
ることができる。特に、本実施例においては、シリコン
光検知素子の約１０〜１００倍以上の紫外線検出感度を
得ることができる。尚、上記実施例にあっては、粉末状
のシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子６
の受光面に直接堆積形成した場合について説明したが、
これに限定されず、例えば図４に示すように構成しても
よい。すなわち、シリコン光検知素子６の全体を、例え
ば石英ガラスよりなる受光窓３０を上部に有するパッケ
ージ３２により被って全体をシールする。そして、上記
受光窓３０の内側面であってシリコン光検知素子６の受
光面と対向する部分に、粉末状のシリコン超微粒子結晶
体２０を堆積形成する。
２２に対してホトルミネツセンス効果により赤色光を発
するシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子
６の受光面に堆積形成し、この結晶体２０より励起発光
された赤色光をシリコン光検知素子６の感度の高い波長
域により検出することにしたので、紫外線の検出感度の
Ｓ／Ｎ比を改善して紫外線の検出感度を大幅に向上させ
ることができる。特に、本実施例においては、シリコン
光検知素子の約１０〜１００倍以上の紫外線検出感度を
得ることができる。尚、上記実施例にあっては、粉末状
のシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子６
の受光面に直接堆積形成した場合について説明したが、
これに限定されず、例えば図４に示すように構成しても
よい。すなわち、シリコン光検知素子６の全体を、例え
ば石英ガラスよりなる受光窓３０を上部に有するパッケ
ージ３２により被って全体をシールする。そして、上記
受光窓３０の内側面であってシリコン光検知素子６の受
光面と対向する部分に、粉末状のシリコン超微粒子結晶
体２０を堆積形成する。
【００１０】また、Ｐ型のシリコン半導体基板１０に接
続されるリード１６にはチップ固定板４に絶縁体３６を
介して貫通させたピン３８を接続すると共に、チップ固
定板４にもＮ型のシリコン半導体基板８に電気的に接続
されるピン４０を形成する。この場合においては、上記
受光窓３０へ入射した紫外線２２は、この内側面に堆積
形成されたシリコン超微粒子結晶体２０に作用し、この
結果、この結晶体２０は前述と同様にホトルミネツセン
ス効果により赤色光２４を発する。そして、この赤色光
２４がシリコン光検知素子６の受光面にあたって前述と
同様に間接的に紫外線の入射が検出されることになる。
また、更に他の実施例として図５に示すように、図１に
て示した構造のシリコン光検知素子６を図４に示すよう
な受光窓３０を有するパッケージ３２により全体を被
い、更にピン３８、４０を設けるように構成してもよ
い。
続されるリード１６にはチップ固定板４に絶縁体３６を
介して貫通させたピン３８を接続すると共に、チップ固
定板４にもＮ型のシリコン半導体基板８に電気的に接続
されるピン４０を形成する。この場合においては、上記
受光窓３０へ入射した紫外線２２は、この内側面に堆積
形成されたシリコン超微粒子結晶体２０に作用し、この
結果、この結晶体２０は前述と同様にホトルミネツセン
ス効果により赤色光２４を発する。そして、この赤色光
２４がシリコン光検知素子６の受光面にあたって前述と
同様に間接的に紫外線の入射が検出されることになる。
また、更に他の実施例として図５に示すように、図１に
て示した構造のシリコン光検知素子６を図４に示すよう
な受光窓３０を有するパッケージ３２により全体を被
い、更にピン３８、４０を設けるように構成してもよ
い。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本実施例によれば
次のような優れた作用効果を発揮することができる。シ
リコン超微粒子結晶体のホトルミネツセンス効果を利用
して紫外線を検出するようにしたので、紫外線に対する
検出感度を大幅に向上させることができる。また、従
来、紫外線検出用に使用することができなかったシリコ
ンを、紫外線を検出するために利用することができる。
次のような優れた作用効果を発揮することができる。シ
リコン超微粒子結晶体のホトルミネツセンス効果を利用
して紫外線を検出するようにしたので、紫外線に対する
検出感度を大幅に向上させることができる。また、従
来、紫外線検出用に使用することができなかったシリコ
ンを、紫外線を検出するために利用することができる。
【図１】本発明に係る紫外線検知素子を示す断面図であ
る。
る。
【図２】紫外線検知素子の動作を説明するための動作説
明図である。
明図である。
【図３】図２中のＡ部を示す拡大図である。
【図４】本発明の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の変形例を示す断面図である。
２…紫外線検知素子、４…チップ固定板、６…シリコン
光検知素子、８…Ｎ型のシリコン半導体基板、１０…Ｐ
型のシリコン半導体基板、１２…ＰＮ接合部、１４…保
護酸化膜、２０…シリコン超微粒子結晶体、２２…紫外
線、２４…赤色光。
光検知素子、８…Ｎ型のシリコン半導体基板、１０…Ｐ
型のシリコン半導体基板、１２…ＰＮ接合部、１４…保
護酸化膜、２０…シリコン超微粒子結晶体、２２…紫外
線、２４…赤色光。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】このように、本実施例においては、紫外線
２２に対してホトルミネツセンス効果により赤色光を発
するシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子
６の受光面に堆積形成し、この結晶体２０より励起発光
された赤色光をシリコン光検知素子６の感度の高い波長
域により検出することにしたので、紫外線の検出感度の
Ｓ／Ｎ比を改善して紫外線の検出感度を大幅に向上させ
ることができる。特に、本実施例においては、シリコン
光検知素子の約１０〜１００倍以上の紫外線検出感度を
得ることができる。尚、上記実施例にあっては、粉末状
のシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子６
の受光面に直接堆積形成した場合について説明したが、
これに限定されず、例えば図４に示すように構成しても
よい。すなわち、シリコン光検知素子６の全体を、例え
ば紫外線を通す石英ガラスよりなる受光窓３０を上部に
有するパッケージ３２により被って全体をシールする。
そして、上記受光窓３０の内側面であってシリコン光検
知素子６の受光面と対向する部分に、粉末状のシリコン
超微粒子結晶体２０を堆積形成する。
２２に対してホトルミネツセンス効果により赤色光を発
するシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子
６の受光面に堆積形成し、この結晶体２０より励起発光
された赤色光をシリコン光検知素子６の感度の高い波長
域により検出することにしたので、紫外線の検出感度の
Ｓ／Ｎ比を改善して紫外線の検出感度を大幅に向上させ
ることができる。特に、本実施例においては、シリコン
光検知素子の約１０〜１００倍以上の紫外線検出感度を
得ることができる。尚、上記実施例にあっては、粉末状
のシリコン超微粒子結晶体２０をシリコン光検知素子６
の受光面に直接堆積形成した場合について説明したが、
これに限定されず、例えば図４に示すように構成しても
よい。すなわち、シリコン光検知素子６の全体を、例え
ば紫外線を通す石英ガラスよりなる受光窓３０を上部に
有するパッケージ３２により被って全体をシールする。
そして、上記受光窓３０の内側面であってシリコン光検
知素子６の受光面と対向する部分に、粉末状のシリコン
超微粒子結晶体２０を堆積形成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】 紫外線によって発光するシリコン超微粒
子結晶体と、前記シリコン超微粒子結晶体からの発光を
感知するシリコン光検知素子とを備えるように構成した
ことを特徴とする紫外線検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308410A JPH05129648A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 紫外線検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308410A JPH05129648A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 紫外線検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129648A true JPH05129648A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17980729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3308410A Pending JPH05129648A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 紫外線検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129648A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106535A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-04-21 | Sharp Corp | 受光素子及び受光素子形成方法 |
| US6730934B2 (en) | 1996-06-19 | 2004-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optoelectronic material, device using the same and method for manufacturing optoelectronic material |
| US6992298B2 (en) * | 2001-11-21 | 2006-01-31 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Coated spherical silicon nanoparticle thin film UV detector with UV response and method of making |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP3308410A patent/JPH05129648A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106535A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-04-21 | Sharp Corp | 受光素子及び受光素子形成方法 |
| US6730934B2 (en) | 1996-06-19 | 2004-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optoelectronic material, device using the same and method for manufacturing optoelectronic material |
| US6838743B2 (en) | 1996-06-19 | 2005-01-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optoelectronic material, device using the same and method for manufacturing optoelectronic material |
| US6992298B2 (en) * | 2001-11-21 | 2006-01-31 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Coated spherical silicon nanoparticle thin film UV detector with UV response and method of making |
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