KR20100070343A - 심자외(深紫外) 반도체 광디바이스 - Google Patents

심자외(深紫外) 반도체 광디바이스 Download PDF

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Abstract

자외광원으로서 이용되고 있는 현재의 수은 램프는 소형화할 수 없고, 또한 발광 다이오드도 365nm 이하는 실용 레벨로 되지 않는 상황 하에서, 대면적 고휘도의 심자외 광원 디바이스를 제공한다. 질화 알루미늄을 주재료로 하여 가돌리늄 (Gd) 등의 희토류 금속 이온을 첨가한 자외 발광체 박막을 가지는 애노드 기판과, 전계 전자 방출 재료 박막을 가지는 캐소드 기판과, 애노드 기판과 캐소드 기판을 대향하여 배치시키고, 기판 사이의 공극을 진공 분위기로 유지시키는 스페이서와, 애노드 기판과 캐소드 기판의 사이에 전계를 인가시키는 전압회로를 적어도 가지며, 애노드 기판과 캐소드 기판 사이의 공극을 진공 채널 영역으로 하고, 기판 사이에 전계를 인가하는 것에 의해 전계 전자 방출 재료 박막으로부터의 전자를 자외 발광체 박막에 주입시켜 발광시킨다.

Description

심자외(深紫外) 반도체 광디바이스{DEEP ULTRAVIOLET SEMICONDUCTOR OPTICAL DEVICE}
본 발명은 심자외(深紫外) 반도체 광디바이스, 구체적으로는 심자외 필드 에미션(field emission) 디바이스에 관한 것이다.
자외광원(UV-A,B,C)은 노광용 광원으로서 넓게 이용되는 것 외에도, 강한 살균 작용이나 광화학 반응을 이용한 환경·의료 현장에의 용도, 또는 환경오염 물질의 분해나 수질 관리 등의 폭넓은 용도가 기대되고 있다.
현재로서는, 자외광원은 주로 수은 램프(발광 자외 파장 254nm)가 이용되고 있다. 수은 램프의 경우, 전자원(電子源)은 필라멘트 타입이며, 전자 여기(勵起) 에 의한 광원은 형광등과 같이 큰 진공관 모양의 디바이스가 되지 않을 수 없다. 이 때문에, 현재의 자외광원은, 저수명·진공관 파열에 의한 조업(操業) 손실의 리스크(risk), 디바이스칩의 소형화가 곤란하다고 하는 문제가 있다.
또한, RoHS 지령의 대책도 중요하다. RoHS 지령이란, 정식으로는 "Restriction of the Use of CertainHazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment 지령" 이라고 불리는 것으로, 이 지령은 EU 전역으로 2006년 7월부터 시행되고 있다. 전기 전자기기를 대상으로, 납, 수은, 카드뮴, 6가 클롬, 폴리 브롬화 비페닐(PBB), 폴리 브롬화 디페닐 에테르(PBDE)의 6개의 유해 물질의 사용량이 규제된다. 여기서, 수은은 1,000ppm 이하로 규제되고 있어 수은 램프로 바뀌는 수은 프리(free) 광원의 개발이 시급하다.
이러한 배경으로부터, 수은 램프로 바뀌는 수은 프리 광원으로서 질화물 반도체의 발광 다이오드가 최근 적극적으로 연구되고 있다. 그러나, 질화 갈륨의 밴드 갭(band gap)으로 정해지는 365nm보다 단파장에서는 고휘도 발광은 실현될 수 없는 것이 실정이다. 이것은, 발광 다이오드는 발광의 활성층 재료보다 큰 밴드 갭 재료로 샌드위치 한 구조를 만들지 않으면 안되지만, 심자외(深紫外) 영역에서 발광을 얻기 위해서는 최대의 밴드 갭을 가지는 질화 알루미늄으로 샌드위치 하여도 전하를 가두어 두는 것은 불충분하여서, 발광 효율은 극단적으로 떨어져 버리는 요인으로 인해 실현이 곤란해지고 있다. 예를 들면, 질화 알루미늄 결정을 반도체로서 이용한 발광 다이오드로, 파장 210nm와 단파장에서의 자외광의 발광이 보고되고 있지만(비특허 문헌 1), 발광 출력이나 외부 양자 효율을 작게 하는 실용화가 곤란한 상황이다.
한편, 자외 파장 영역에서 발광하는 자외 발광 전계 발광 소자(EL 소자)가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1을 참조). 이러한 EL 소자는, 발광막을 2층의 유전체 절연막으로 샌드위치하는 이중 절연 구조로 이루어지는 것에 의해, 안정하여 발광하도록 구성된다. 구체적으로는, 유리 등의 투명 기판상에 ITO(산화인듐주석, Indium Tin Oxide) 등에 의해 형성한 투명 도전막과 SiO2 등에 의해 형성한 하부 절연막과 모체 재료 중에 발광 중심 원소를 첨가한 발광막과 하부 절연막과 동일하게 형성된 상부 절연막과 금속으로부터 이루어지는 배면 도전막을 순차 적층한 구조를 가진다. EL 소자에 있어서는, 가시광선 파장 영역에서의 발광 현상뿐만 아니라, 자외 파장 영역에서의 발광 현상도 옛날부터 알려져 있어, 이 자외 파장 영역에서의 발광을 형광체의 여기 에너지로서 이용하는 것에 의해서, 가시광선 영역에 파장 변환하는 일도 행해지고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2를 참조).
상술한 대로, EL 소자에 있어서는, 여러 가지 시도가 이루어지고 있지만 실용적으로 충분한 성능을 구비한 것은 아직도 실현되지 않고 있고, EL 소자를 자외 파장 영역에서의 발광 현상을 실제의 제품에 응용하여, 키(key) 디바이스로서 이용하는 것은 곤란한 상황이다.
특허 문헌 1 : 일본특개 2000-173775호 공보
특허 문헌 2 : 일본특개 평11-195488호 공보
비특허 문헌 1 : 파장 210nm의 자외 LED 「절연체」의 AlN으로 실현(일경 엘렉트로닉스(2006년 6월 19일호) P.30,31), Nature 441, 325(2006).
상술한 바와 같이, 자외 광원으로서 이용되고 있는 현재의 수은 램프는 소형화 할 수 없고, 또 발광 다이오드도 365nm 이하는 실용 레벨로 되지 않는다. 또한 EL 소자에 의한 자외 광원 디바이스도 실용화는 곤란한 상황이다. 이러한 상황 하에서, 본 발명은, 실용화를 목표로 한 대면적 고휘도의 심자외 광원 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 심자외 광원 디바이스는, 질화 알루미늄을 주 재료로서 희토류 금속 이온을 첨가한 자외 형광체 박막을 가지는 애노드 기판과; 전계 전자 방출 재료 박막을 가지는 캐소드 기판과; 애노드 기판과 캐소드 기판을 대향하여 배치시키고, 기판 사이의 공극을 진공 분위기로 유지시키는 스페이서와; 애노드 기판과 캐소드 기판의 사이에 전계를 인가시키는 전압 회로를 적어도 가지며, 애노드 기판과 캐소드 기판의 사이의 공극을 진공 채널 영역으로 하고, 기판 사이에 전계를 인가하는 것에 의해 전계 전자 방출 재료 박막으로부터의 전자를 자외 형광체 박막에 주입시켜 발광시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 심자외 광원 디바이스에 있어서의 자외 형광체 박막에 첨가되는 희토류 금속 이온으로서 가돌리늄(Gd), 유로퓸(Eu), 디스프로슘(Dy), 란탄(La), 세륨(Ce), 사마륨(Sm), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd), 테르비움(Tb), 프라세오디뮴(Pr), 에르비움(Er), 투리움(Tm), 이트븀(Yb), 스칸듐(Sc), 프로메티움(Pm), 홀미움(Ho), 및 루테튬(Lu) 등의 이온이 예시된다.
상기 희토류 금속 이온은, 특히 한정되는 것은 아니지만, 자외 영역의 발광 중심이 되는 것이 바람직하다. 희토류 원소의 이온은, 4f 금제 천이(禁制遷移)에 의한 발광, 또는 4f-5d 허용 천이에 의한 발광을 나타낸다. 4f 금제 천이에 의한 발광 중심 원소로서는, Gd3 +(진한 보라색), Tm3 +(청색), Tb3 +(녹색),Sm3 +(적색) 등이 있다. 허용 천이에 의한 발광 중심 원소로서는, Ce3 +, Eu2 + 등이 있다.
또한, 상기 심자외 광원 디바이스에 있어서의 자외 형광체 박막은, 발광 중심으로서 Gd 또는 Gd 화합물이 선택되는 것이 바람직하다.
가돌리늄(Gd)을 발광 중심으로 하는 것으로, 멸균·살균능력이 뛰어난 근자외(近紫外) 광원 디바이스를 얻는 것이 가능해진다. 즉, Gd3 + 이온의 발광 피크 파장은 약 315nm 부근이며, 독성이 강한 테트라 클로로 다이옥신류의 광분해, DNA 분해를 이용한 살균 응용이나, 광촉매 응용 등에 극히 유망한 원소이다.
또한, 상기 심자외 광원 디바이스에 있어서의 자외 형광체 박막의 주 재료인 질화 알루미늄은, 실리콘(Si)을 도프(dope)하여 자외 형광체 박막의 전기 저항값을 저감하는 것이 바람직하다.
실리콘 첨가에 의한 저(低)저항화는, 자외 형광체 박막에의 여기(勵起) 전자선 조사(照射)에 의한 대전(帶電)에 의한 역바이어스 발생을 억제하는 것을 가능하게 하고, 그 결과 발광 휘도를 향상시킬 수 있다. 이 저(低)저항화는, 구체적으로는 전류 저항값을 수 ㎚정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 심자외 광원 디바이스에 있어서의 자외 형광체 박막은, 질소 분위기 하에서 알루미늄(Al)과 Gd를 스퍼터링(sputtering)하는 것에 의해 제작된 Gd 도프 질화 알루미늄 박막인 것이 바람직하다.
실적이 있는 스퍼터링(sputtering)법을 사용하고 있는 것으로, 기판 온도 200℃에서의 저온 성장이 가능하게 되어, 염가로 고품질인 자외 형광체 박막이 대면적으로 형성되는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 심자외 광원 디바이스에 있어서의 전계 전자 방출 재료 박막에는, 일반의 필드 에미션 디스플레이(FED)에 이용되는 전계 전자 방출 재료 박막을 이용할 수 있다. 예를 들면, 질화 알루미늄 박막이나, 실리콘이 첨가된 질화 알루미늄 박막이 이용된다. 또한, 카본 나노 튜브(CNT) 혹은 CNT를 포함한 카본 나노 섬유(CNF)를 이용한 전계 전자 방출 재료 박막이라도 좋다. 본 발명의 심자외 광원 디바이스에 있어서의 전계 전자 방출 재료 박막은, 특히 재료를 한정할 필요는 없고, 지금까지 보고되고 있는 전계 전자 방출 재료 박막을 이용할 수 있다.
본 발명 따르면, 전계 방출(필드 에미션) 방식에 의한 대면적 휘도의 심자외 광원 디바이스를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 심자외(深紫外) 반도체 광디바이스의 구조 모식도.
도 2는 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링(sputtering) 장치의 구조 모식도.
도 3은 석영 유리 기판상에 형성된 AlN 박막의 X선 회절 스펙트럼.
도 4는 측정에 이용한 심자외(深紫外) 반도체 광디바이스의 구성도.
도 5a는 심자외(深紫外) 반도체 광디바이스의 발광 스펙트럼도(Gd칩 1매).
도 5b는 심자외(深紫外) 반도체 광디바이스의 발광 스펙트럼도(Gd칩 3매).
도 6은 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄의 막의 사진.
이하, 본 발명의 실시 형태의 일례를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련되는 심자외 광원 디바이스의 구조 모식도를 나타낸다.
본 발명과 관련되는 심자외 광원 디바이스는, Si 기판(1) 및 기판상에 저온 성장시킨 Si 도프 질화 알루미늄(AlN) 박막(2)과, 석영 유리 기판(3) 및 질화 알루미늄을 주 재료로서 가돌리늄(Gd)을 첨가한 자외 형광체 박막(4)과 스페이서(5)와 전압 회로(6)를 적어도 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, Si 기판상에 저온 성장시킨 Si 도프 AlN 박막(2)은 이미터를 형성한다. 또한, Si 기판(1)과 Si 도프 AlN 박막(2)은 캐소드(음극)(10)를 형성하고, 석영 유리 기판(3)과 자외 형광체 박막(4)은 애노드(양극)(11)를 형성하며, 스페이서(5)를 사이에 두고 대향한다. 캐소드(10)와 애노드(11) 사이의 공극은 고진공 분위기로 유지되고 있다.
또한, 캐소드(10)와 애노드(11)의 사이에 그리드를 삽입하고, 방출 전류를 제어하는 것도 가능하다. 실제로 실용화를 생각했을 경우, 캐소드(10)와 애노드 (11)의 사이에 그리드를 삽입하는 3극 방식을 채용하는 것이 바람직하다.
(자외 형광체 박막의 제작 방법)
다음으로, 본 발명과 관련되는 심자외 광원 디바이스의 자외 형광체 박막(4)의 제작 방법에 대해 설명한다. 도 2는, 자외 형광체 박막(4)의 제작에 이용되었던 반응성 RF 마그네트론(magnetron) 스퍼터링(sputtering) 장치의 구조 모식도를 나타내고 있다.
이하, 도 2의 스퍼터링(sputtering) 장치를 참조하여 자외 형광체 박막의 제작 방법에 대해 설명한다.
자외 형광체 박막의 제작에 이용한 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링 장치(30)는, 장치 내의 진공 챔버(chamber) 상부에 히터(32)를 가지고, 진공 챔버 하부(下部)에 고주파 전원(32)(도시하지 않는다)을 가지며, 진공 챔버 우부(右部)에 반응 가스(33)를 도입할 수 있는 유입구가 있고, 진공 챔버 좌부의 유출구에 액체 질소 트랩(20)을 구비하고, 스퍼터링 장치 내의 진공 챔버 내부의 잔류 가스 중의 물 성분을 적극적으로 제거하며, 진공 펌프(39)(도시하지 않는다)에 의해서 반응 가스를 유출시키는 구조이다.
먼저, 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링 장치(30)의 상부에 기판으로서 심자외(深紫外) 영역에 투명한 석영 유리 기판(34)을 두고, 석영 유리 기판(34)과 대향하여 하부에 알루미늄/가돌리늄(Al/Gd) 타겟(35)을 설치한다. 알루미늄/가돌리늄(Al/Gd) 타겟(35)은, 도 2의 오른쪽 아래에 나타낸 바와 같이, 알루미늄(Al)타겟(36) 위에 1.5mm 각(角)의 가돌리늄(Gd) 칩(37)을 소정 개수 설치한다. 타겟은 알루미늄(Al)과 가돌리늄(Gd)의 조성을 제어한 합금 타겟이어도 좋다. 그리고, 히터(31)를 제어하고, 예를 들면, 석영 유리 기판(34)의 온도를 300℃로 유지하여, 챔버 내에 40m Torr로 질소(N2)와 아르곤(Ar)가스의 반응 가스(33)를 흘리고, 스퍼터(sputter) 전압 1.8kV, RF 파워 150W로 스퍼터링을 실시한다.
이러한 스퍼터링을 실시하는 것으로, 석영 유리 기판(34)상에 가돌리늄이 첨가된 AlN 박막이 형성된다. 도 3에는, 석영 유리 기판상에 형성된 AlN 박막의 X선회절 스펙트럼을 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, X선 회절 스펙트럼은(0001) 배향(配向)한 결정 특성을 가지고 있다. 상술한 바와 같이 석영 유리 기판은 300℃로 유지되어 스퍼터링을 실시하고 있으므로, 300℃의 저온에서도 고품질 결정막을 제작할 수 있게 된다. 결정의 AlN는 약 200nm까지 투명한 결정이기 때문에, Gd3 +이온으로부터의 발광을 손실 없이 추출하려면 AlN 박막을 결정화하는 것이 바람직하다. 그러나, 실온(室溫)도 포함해서 보다 낮은 기판에서 제작한 막은 비정형(amorphous) 결정 특성을 나타내게 되지만, Gd3 +이온의 발광 피크 파장 약 315nm부근에서는 투명도를 가지기 위해, 이것을 이용할 수도 있다.
Gd 도프(dope) 양은 알루미늄(Al)상의 가돌리늄(Gd) 칩(37)의 개수를 변경시키는 것에 의해 제어하는 것으로 하고 있다. 알루미늄/가돌리늄(Al/Gd) 타겟(35)의 부분인 캐소드와 고주파 전원(32)(도시하지 않는다)의 사이에는 매칭 박스가 설치되어 있고, 콘덴서와 코일로 이루어지는 정합 회로에 의해서 임피던스(impedance)의 매칭을 취해 고주파 전력이 유효하게 장치 내에 주입되게 되어 있다. 또한, 알루미늄(Al) 타겟(36)과 Si 기판(34)의 사이에 셔터를 배치하고, 그 셔터의 개폐에 의해 가돌리늄(Gd) 도프(dope) AlN 박막의 막압(膜壓)을 제어하고 있다.
반응 가스(33)는 진공 펌프(39)(도시하지 않는다)에 의해서, 들어간 방향의 대각의 방향으로 나가도록 설계되어 있고, 스퍼터가 일어나는 챔버 중앙부에 공급되게 되어 있다. 또한, 마그넷(40) 근방에는 수냉관(41)이 설치되어 있어 스퍼터에 의해 타겟이 가열되어 용해하는 것을 방지하고 있다. 챔버 본체에도 수냉관(42)을 설치하고 있어 플라스마(plasma)에 의한 챔버의 온도 상승에 의한 플라스마 상태의 변화를 막고 있다.
(심자외 광원 디바이스의 발광 스펙트럼 측정)
심자외 광원 디바이스의 발광 스펙트럼 측정은, 필드 에미터(emitter)로서 Si 도프의 질화 알루미늄을 이용해 전자 인출 전극을 설치하여 그리드 전극으로 인출한 전자를 석영 유리 기판상에 형성된 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄(AlN:Gd) 박막에 조사(照射)하는 것으로 실시했다. 도 4에, 발광 스펙트럼 측정에 이용한 심자외 광원 디바이스의 구성도를 나타낸다.
여기서, 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄(AlN:Gd) 박막은, RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해서, 석영 유리 기판상에 300nm 성장시킨 것이다. 또한, 필드 에미터와 그리드와의 사이의 거리는 200㎛, 그리드와 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄 (AlN:Gd) 박막 간은 500㎛로 하고 있다. 또한, 필드 에미션 전류치는 5×10-5암페어이다.
도 5a와 도 5b에, 본 측정 결과의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 5a는, 가돌리늄 금속박 1매를 알루미늄 타겟상에 둔 상태로 RF 마그네트론 스퍼터링법에 따라 제작한 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄(AlN:Gd) 박막을 이용한 것의 발광 스펙트럼이다. 또한, 도 5b는 가돌리늄 금속박 3매를 알루미늄 타겟상에 둔 상태로 RF 마그네트론 스퍼터링법에 따라 제작한 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄(AlN:Gd) 박막을 이용한 것의 발광 스펙트럼이다. 도 5a와 도 5b에 나타낸 바와 같이, 310nm 근방에 Gd3 +의 내핵 ff 천이에 기인하는 가파른 발광 피크가 확인되어 있고, 단색성이 뛰어난 특성을 나타내고 있다.
또한, 도 5a와 도 5b의 비교에 의하면, 첨가하는 가돌리늄 양이 증가하는 것에 의해, 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄 박막의 발광 강도의 피크치가 커지는 것을 확인할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 자외 형광체 박막인 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄의 막의 사진을 나타내고 있다. 종이에 보라색으로 그린 문자 위에, 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄의 막을 올려놓고 있다. 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄의 막은 투명하고, 빛의 간섭색이 확인되어 있는 것부터 기판 표면에 평탄하고 균일하게 성막되어 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 결정립계에 의한 가시광 영역에 있어서의 불투명화도 전혀 확인되지 않고, 문자가 들여다 보이는 것이 확인되고 있다.
[산업상 이용가능성]
본 발명과 관련되는 심자외(深紫外) 반도체 광디바이스는, 수은이 없도록 하는 것이 재촉되는 현재의 공업용 장치나 분석 장치류로의 이용 가능성이 있다. 또한, 현재 문제가 되고 있는 환경·의료현장에 있어서의 살균·멸균장치, 색소에 의한 세포 선별, 표면 분석, 형광 분석이나, 환경오염 물질의 분해·제거장치, 수질관리시스템 등의 극히 광범위한 응용 분야에 광범위한 이용을 기대할 수 있다.
1: Si 기판 2: Si 도프 질화 알루미늄(AlN) 박막
3: 석영 유리 기판 4: 자외 형광체 박막
5: 스페이서 6: 전압 회로
7: 가돌리늄 첨가 질화 알루미늄 박막을 적층한 석영 유리 기판
10: 캐소드 11: 애노드
20: 액체 질소 트랩 30: 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링 장치
31: 히터 32: 고주파 전원
33: 반응 가스(질소(N2)와 아르곤(Ar)가스)
34: 석영 유리 기판 35: 알루미늄/가돌리늄(Al/Gd) 타겟
36: 알루미늄(Al) 타겟 37: 가돌리늄(Gd) 칩
38: 매칭 박스 39: 진공 펌프
40: 마그넷 41: 수냉관(마그넷 근방)
42: 수냉관(챔버(chamber) 본체)

Claims (5)

  1. 질화 알루미늄을 주재료로서 희토류 금속 이온을 첨가한 자외 형광체 박막을 가지는 애노드 기판과;
    전계 전자 방출 재료 박막을 가지는 캐소드 기판과;
    상기 애노드 기판과 상기 캐소드 기판을 대향하여 배치시키고, 기판 사이의 공극을 진공 분위기로 유지시키는 스페이서와;
    상기 애노드 기판과 상기 캐소드 기판의 사이에 전계를 인가시키는 전압 회로를 적어도 가지며,
    상기 애노드 기판과 상기 캐소드 기판의 사이의 공극을 진공 채널 영역으로 하고, 기판 사이에 전계를 인가하는 것에 의해 상기 전계 전자 방출 재료 박막으로부터의 전자를 상기 자외 형광체 박막에 주입시켜 발광시키는 것을 특징으로 하는 심자외 광원 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자외 형광체 박막에 첨가되는 희토류 금속 이온이, 가돌리늄(Gd), 유로퓸(Eu), 디스프로슘(Dy), 란탄(La), 세륨(Ce), 사마륨(Sm), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd), 테르비움(Tb), 프라세오디뮴(Pr), 에르비움(Er), 투리움(Tm), 이트븀(Yb), 스칸듐(Sc), 프로메티움(Pm), 홀미움(Ho), 및 루테튬(Lu)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 적어도 1종의 금속의 이온인 것을 특징으로 하는 심자외 광원 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자외 형광체 박막이, 발광 중심으로서 가돌리늄(Gd) 또는 가돌리늄(Gd) 화합물이 선택되는 것을 특징으로 하는 심자외 광원 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 질화 알루미늄에 Si를 도프(dope)하여 상기 자외 형광체 박막의 전기 저항값을 저감한 것을 특징으로 하는 심자외 광원 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자외 형광체 박막이, 질소 분위기하에서 알루미늄(Al)과 가돌리늄(Gd)을 스퍼터링(sputtering)하는 것에 의해 제작된 가돌리늄(Gd) 도프 질화 알루미늄 박막인 것을 특징으로 하는 심자외 광원 디바이스.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140021631A (ko) * 2011-04-25 2014-02-20 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 자외광 생성용 타겟, 전자선 여기 자외광원, 및 자외광 생성용 타겟의 제조 방법
KR20140022405A (ko) * 2011-04-25 2014-02-24 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 자외광 생성용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 생성용 타겟의 제조 방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009238415A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Kobe Univ 深紫外蛍光薄膜および深紫外蛍光薄膜を用いたランプ
CA2773264A1 (en) * 2009-09-07 2011-03-10 Shingo Ono Vacuum ultraviolet light emitting device
JP5188480B2 (ja) * 2009-09-07 2013-04-24 国立大学法人 名古屋工業大学 殺菌用光源
TWI458808B (zh) * 2011-08-26 2014-11-01 Au Optronics Corp 螢光粉之成分及其合成方法及使用此螢光粉之電子裝置
JP5569987B2 (ja) * 2012-05-25 2014-08-13 双葉電子工業株式会社 紫外線発光材料及び紫外線光源
JP5580865B2 (ja) * 2012-10-23 2014-08-27 浜松ホトニクス株式会社 紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法
JP6029926B2 (ja) 2012-10-23 2016-11-24 浜松ホトニクス株式会社 紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法
JP5580866B2 (ja) * 2012-10-23 2014-08-27 浜松ホトニクス株式会社 紫外光発生用ターゲット、電子線励起紫外光源、及び紫外光発生用ターゲットの製造方法
WO2014155335A2 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Empire Technology Development Llc Methods and compositions for producing polarized light
US9278870B2 (en) 2014-01-21 2016-03-08 Panasonic Corporation Ultraviolet irradiation apparatus and ultraviolet irradiation method
WO2017052450A1 (en) * 2015-09-22 2017-03-30 Lightlab Sweden Ab Extraction structure for a uv lamp
SE539934C2 (en) * 2016-06-22 2018-01-23 Lightlab Sweden Ab System for treating a fluid with non-mercury-based UV light
CN108194844B (zh) * 2017-12-31 2022-02-25 上海极优威光电科技有限公司 一种电子束激发荧光粉的深紫外光源
CN108231532A (zh) * 2017-12-31 2018-06-29 上海极优威光电科技有限公司 一种电子束激发荧光粉的深紫外光源
CN111524787A (zh) * 2020-03-31 2020-08-11 中山大学 一种纳米冷阴极平板紫外光源器件及制备方法
CN112216597A (zh) * 2020-09-15 2021-01-12 天津迈刻微科电子科技有限公司 微型紫外光源及制备方法
CN112687520B (zh) * 2020-12-16 2021-09-24 中山大学 一种空间电子激发的反射式深紫外光源

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000173775A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Sony Corp 紫外発光エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法
JP4979187B2 (ja) * 2003-07-24 2012-07-18 東洋アルミニウム株式会社 窒化アルミニウム系蛍光体及びその製造方法
JP2005116232A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Ngk Insulators Ltd 電子放出素子及びその製造方法
JP2006079873A (ja) 2004-09-08 2006-03-23 National Institute For Materials Science 深紫外線固体発光装置
JP4979194B2 (ja) 2005-01-21 2012-07-18 東洋アルミニウム株式会社 窒化アルミニウム系蛍光体
JP5011523B2 (ja) * 2005-03-28 2012-08-29 国立大学法人神戸大学 有機フィールドエミッションデバイス
JP2008108759A (ja) * 2006-10-23 2008-05-08 Ritsumeikan 窒化物材料製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140021631A (ko) * 2011-04-25 2014-02-20 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 자외광 생성용 타겟, 전자선 여기 자외광원, 및 자외광 생성용 타겟의 제조 방법
KR20140022405A (ko) * 2011-04-25 2014-02-24 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 자외광 생성용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 생성용 타겟의 제조 방법

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