TW201009306A - Ultraviolet sensor - Google Patents

Description

201009306 六、發明說明：

【發明所Λ 技術領域:J 技術領域 本發明係關於一種紫外線感測器，特別是關於適於連 續監控，且耐久性或耐電磁波雜訊性佳的紫外線感測器。 本案根據2008年06月26日於日本申請之特願2008〜 167378號主張優先權，並將其内容援用至此。 〇 背景技術 紫外線射出器（例如紫外線燈等）在產業界多元地使 用於醫療用、食品或機器等之消毒用、印刷用、半導體用、 觀察用、抗蝕劑曝光用、接著用及塑造用等^近年來，特 別是射出短波長之254nm以下之紫外線的紫外線射出器在 水淨化、食品或醫療領域之殺菌、滅菌等用途上日漸重要。 由於這種紫外線射出器為消耗品，因此壽命之判斷（紫外 線射出器之交換時期）很重要。由於習知無法進行紫外線 〇 射出器之連續監控，因此紫外線射出器之交換時期的標 準，係事别設定壽命時間（例如2000小時），並於使用該設 定之壽命時間後，交換紫外線射出器。惟，紫外線射出器 之實際壽命在各紫外線射出器並非固定，因此有時會較設 定之壽命短或長。紫外線射出器之壽命較設定之壽命時間 短時，會產生在沒有產生紫外線之狀態下持續使用紫外線 射出器之問題。故，若有可連續監控紫外線射出器之裝置， 便不需擔心紫外線射出器在交換前到達壽命。 201009306 且’若使用該裝置，當紫外線射出器之實際壽命較設 疋之壽命時間長時，可有效地使用該紫外線射出器直到消 耗為止，而可產生經濟上之利益。 測量由紫外線射出器產生之紫外線功率的習知裝置有 使用石夕（Si)或氮化鋁鉀（AlGaN)等半導體之紫外線感測 器。惟’就使用矽半導體之紫外線感測器而言，測量波長 之選擇係使用濾波器。故，在波長254nm以下之短波長域， 由於受光光譜之頻寬較寬，以及該濾波器易因紫外線而劣 化’且因該劣化而產生受光波長之移位，因此為了調整靈 敏度’必須校正紫外線感測器。再者，用於濾波器周邊之 零件等有耐熱性之限制（通常使用温度為4〇〇c以下換言 之’必須頻繁地調整紫外線測量處，以避免該零件等之温 度超過使用溫度。 又’在254nm以下之短波長域具有靈敏度之光檢測器材 料，除了矽以外還有AlGaN (參考例如專利文獻1)。惟， 該AlGaN具有因氧化而產生劣化之問題。故，在連續地且 長期間穩定地進行紫外線之監控上有困難。 光電管型之感測器雖亦於該波長域具有靈敏度，但於 太陽光所含之紫外線的波長帶亦具有靈敏度（並非太陽盲 區），因此靈敏度容易變動’且耐熱性也不佳。 專利文獻

【專利文獻1】日本專利公開公報特開2003 — 249665號 t發明内容:J 發明揭示 201009306 發明欲解決之課題 為了根據定#之資料來管理料線射出 使用紫外線射出n之局㈣量料線 ，° ’ 惟，在現實上，目前會因紫外線感或人的。 或耐熱性、感測部分之壽命等的問超而益=分的形狀 =外線感測器，當紫外線之受光部:感測器頭 Ο ❹ 未-進行可满足之二線—限制等’有 為解決上述習知問題點，本發明之目的在於提供一種 紫外線感測器’係可連續地監視紫外線射出器之壽命藉 此可不拘於之紫外線射*11之交換時期標準，而按照 =際之4耗時期來進行紫外騎"之交換，且紫外線測 量地不又限’而可進行遠距離之監控。 用以解決課題之手段 :、、解決上述課題與達成上述目的，本發明採用了 手段。 祕、目(丨L)本發明，包含有： 光檢測器，係檢測紫 述光檢_^ 者，及，1或賴域線，係朝前 迷尤檢測1§傳播前述 紮外線者，且，前述光纖線具有接收

分別形成於光部前述光檢測器具有卜㈣03結晶及 仝別形成於該β—G 根據上述⑴^、之表面與裏面的電極。 可離開紫外線射出“線感㈣，藉使用光纖線， 線射出器之發熱或電罐==測器。故’可抑制因紫外 夜等造成的光檢測器劣化，減輕對 201009306 紫外線感測器之耐熱性或耐久性之要求。又，社 晶係耐久性及耐熱性佳’且已為氧化物，因此不需擔心氧 化造成之劣化。藉此，上述（1)記載之紫外線感測器不易 產生受光波長之移位。故，可降低或不需進行因該受光波 長之移位所為之紫外線感測器校正。結果’可連續地監視 紫外線射出器之功率’在紫外線射出器消耗而無法發出紫 外線前’進行該紫外線射“之交換。又，藉使用光纖線， 在紫外線射出器之附近配置有受光部之狀態下，可離開紫 外線射iii时配置光檢;職，目此可進行遠㈣H 響 (2) 上述（1)記載之紫外線感測器中，前述p_Ga2〇3 …曰之表面所形成之前述電極為肖特基電極’傳播於前述 光纖線之前述紫外線可導人前述肖特基電極。 在上述（2)之情況，可在朝肖特基電極之下部擴展之 P Ga2〇3結晶的空乏層全面接收紫外線。故，Ga2〇3結 明之利用效率會提高。又，紫外誠測器之構造較單純， 其製造程序會較簡便。 (3) 上述（1)記載之紫外線感測器，可連續監控前 ❹ 述紫外線。 (4) 上述（1)記栽之紫外線感測器，玎用於將水洗 淨之紫外線射出器的照度測量。 (5) 上述（1)記栽之紫外線感測器，玎用於殺菌或 滅菌之紫外線射出器的照度測量。 (6) 上述（1)記裁之紫外線感測器中，前述受光部 可具有相對前述紫外線之光轴垂直的端面。 6 201009306 在上述（6)之If/兄可用受光部有效率地接收紫外線 射出器所射出之紫外線。 ⑺上述⑴-己載之紫外線感測器中，前述受光部 可形成為圓錐狀。 在上述⑺之情況，自紫外線射出器所射出之紫外線 光軸朝侧邊大幅偏移之入射方向的紫外線，也可用受光部 有效率地加以接收。 ⑻上述⑴記載之紫外線感測器中，前記受光部 〇 可具有相對前述紫外線之光軸傾斜之斜面。 在上述（8)之情況，可使由侧邊對受光部之斜面射八 之紫外線在該斜面反射而射入光纖線。 (9) 上述（1)記載之紫外線感測器中，前述受光~ 可配置有聚光鏡。 在上述（9)之情況，可更有效地使紫外線射入光纖線。 (10) 上述（1)記載之紫外線感測器中，前記受光部 可為形成於前記光纖線之V溝。 © 在上述（10)之情況，可由光纖線之側邊將紫外線射 入該光纖線。 發明效果 根據上述（1)記載之紫外線感測器’可連續地監控紫 外線射出器之功率，在紫外線射出器消耗而無法產生紫外 線前，進行該紫外線射出器之交換。故’可維持連續的紫 外線產生。 又，可抑制因紫外線射出器之發熱或電磁波等造成之 7 201009306 紫外線感測器劣化，而可減輕對紫外線感測器之财熱性或 耐久性之要求，故，可降低或不需進行因受光波長之移位 所為之紫外線感測器校正。 再者，藉使用光纖線，由於在紫外線射出器之附近配 置有受光部之狀態下，可離開紫外線射出器來配置光檢測 器，因此可進行該紫外線射出器之遠距離監控。 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明其中一實施形態之紫外線感測器 的概略構成例之示意圖。 第2圖係更詳細顯示同實施形態之光檢測器及其附近 之構成例的剖面圖。 第3圖係顯示同光檢測器之剖面構造的剖面圖。 第4A圖係顯示同光檢測器之表面電極配置的平面圖。 第4B圖係顯示光檢測器之裏面電極配置的平面圖。 第5A圖係顯示將光纖線在光學上結合於同光檢測器之 構造例的剖面圖。 第5B圖係顯示將光纖線在光學上結合於同光檢測器之 構造變形例的剖面圖。 第6 A圖係顯示加工同實施形態之光纖線前端而形成受 光部之例的立體圖。 第6B圖係顯示加工上述實施形態之光纖線前端而形成 受光部之變形例的立體圖。 第6C圖係顯示加工上述實施形態之光纖線前端而形成 受光部之變形例的立體圖。 201009306 第7圖係顯示於同實施形態之光纖線前端設置透鏡而 形成受光部之例的側面圖。 第8圖係顯示於同實施形態之光纖線側面設置V溝而形 成受光部之例的側面圖。 第9圖係實施例之紫外線感測器靈敏度顯示照射功率 依存性之圖表。 第10圖係顯示同實施例之光檢測器的起電流與照射功 率之圖表。 © 第11圖係顯示同實施例之暗電流的測量結果之圖表。 t 用以實施發明之最佳形態 以下，根據最佳形態，參考圖式來說明本發明。 第1圖係顯示本發明其中一實施形態之紫外線感測器 的概略構成例之圖。第1圖所示之紫外線感測器1具有檢測 紫外線之光檢測器2、朝光檢測器2傳播紫外線之光纖線3， 光纖線3具有接收由紫外線射出器L照射之紫外線的受光部 第2圖更詳細地顯示光檢測器2及其附近之構成例。 光檢測器2具有β —Ga2〇3 (P槊氧化鉀）結晶10及形成 於其表裏之電極。換言之，P — Ga2〇3結晶1〇之表面上形成 有紫外線檢測用之肖特基電極11，而P — Ga2〇3結晶10之裏 面上則在對應肖特基電極11之位置形成有歐姆電極12。肖 特基電極11上形成有配線用之電極墊13。且，P—Ga2〇3結 晶10之表面上及裏面上分別形成有測試用之肖特基電極14 9 201009306 及歐姆電極15。 第4A圖顯示β —GasO3結晶丨〇表面之各電極（肖特基電 極11、電極墊13及測試用肖特基電極14)之配置，第祁圖 顯示β-Ga203結晶10襄面之各電極（歐姆電極12及測試用 歐姆電極15)之配置。 光檢測器2收容於框體6内。該框體6由紫外線無法穿透 之材質構成。測量對象之紫外線宜僅藉光纖線3之傳播來導 入框體6内。 由收容於框體6内部之光檢測器2的静電阻隔之觀點來 參 看，框體6以由具有導電性之材料構成為佳。框體6可由例 如不鏽鋼、鋁、黃銅、鐵、鎳等金屬形成。框體6可構造成 組合複數構件，並收容光檢測器2後再一體化。 光檢測器2係使用銀（Ag)糊等結合材21而固定於由藍 寶石或石英等構成之支持板20上。支持板2〇係晶片接合 (die-bonding)於框體6之底面。 框體6之頂面形成有插通光纖線3之開口部7。插通於開 口部7之光纖線3係配置成其射出部5朝向光檢測器2之肖特 © 基電極11。 射出部5可使用例如將光纖線3之端面研磨成與光軸方 向（第2圖之上下方向）垂直者。肖特基電極u之上面成為 光檢測器2之受光面iir，且將光檢測器2配置成該受光面Ur 與光纖線3之射出部5相對向。 成為光檢測器2之端子的一對導線24、25係由框體6之 底面側朝框體6之外部拉出。框體6内，光檢測器2之電極塾 10 201009306 : 13及歐姆電極12分別透過一對搭接線22、23而電連接於一 對導線24、25之一端。一對搭接線22、23可使用例如直徑 . 25μιη之金（Au)線等。一對導線24、25間連接有例如電池 等之電源8與電流計9。使用該電流計9來測量電流值，藉此 可進行紫外線之檢測及功率之測量。 •用於光檢測器2之β —Ga203結晶10於波長254nm附近 具有高靈敏度，且耐久性及耐熱性佳。由於β —Ga203之融 點高達1740°C，且能隙為4.7〜4.9eV及廣氧化物半導體，因 〇 此為太陽盲（solar blind)之感測器。由於該p — Ga2〇3已經 是氧化物，因此不需擔心氧化造成之劣化。故，適合紫外 線之波長領域，特別是200〜254nm之波長領域的紫外線功 率之測量。該P — Ga203結晶10除了 p — Ga203之單結晶外， 亦可為雙晶或多結晶，皆可產生同様效果。 β —Ga203結晶10使用單結晶之β —Ga203時，藉例如以 下之方法’可製造結晶品質佳的β —Ga203單結晶10。該方 q 法係將純度4N (99.99%以上）之Ga203粉末封入橡膠管， 並以橡膠加壓成形後，在電爐中以15〇〇°C進行燒結10個小 時，將獲得之燒結體作為原料棒並用FZ (Floating Zone) 法來月成卓結晶。單結晶成長條件有例如成長速度5〜 l〇mm/h、乾燥空氣環境及壓力latmi條件。 針對如此製作之P — Ga203單結晶10，以線鋸等將與劈 開性最強（100)之面平行之面切片，並以化學機械研磨法 (CMP: Chemical Mechanical Polishing)將該（1〇〇)面加 以鏡面研磨’加工成厚度〇·4〜〇 5ιηιη之晶圓狀。 11 201009306 該β —Ga2〇3單結晶10係比抵抗0.1〜〇_5Ωοη，載體密度 1017〜1018cm—3左右，呈電導電性。使用該單結晶，可在 外延成長的情況下製作光檢測器2。 第3圖顯示光檢測器2之剖面構造。β —Ga203結晶10之 表面與裏面分別形成肖特基電極11與歐姆電極12，藉此於 光檢測器2構成縱型肖特基二極體。此時，在β —Ga2〇3結晶 10，於表面之肖特基電極11的正下方形成空乏層10a，並於 其下形成導電層10b。 肖特基電極11係表面形成有受光面llr ’且由對檢測對 ❹ 象之紫外線具有透光性之薄電極所構成。 為了將紫外線變換為電子電洞孔對並進行檢測，必須 形成包夾於電極之高電阻層。這是因為，若電極間為低電 阻層，電流會很容易流通於該電極間，而無法分離光電流。 高電阻層之製作有例如利用高電阻之薄膜、肖特基接觸、 或pn接合產生之空乏層。其中，利用空乏層之方法由於具 有電流之增幅作用且高靈敏度，因此較為佳。於光檢測器2 使用氧化鉀結晶時，由於該結晶中會產生缺氧，因此僅可 〇 獲得η型半導體。故，空乏層宜使用不是卯接合而是肖特基 接觸產生之空乏層。結果，光檢測器2之構造為MSM (Metal-Semiconductor-Metal)型。 MSM型有横型構造與縱型構造。就横型構造而言，必 須利用光刻等來形成梳形電極。由於梳形電極難以大面積 化，空乏層只能形成於該梳形電極之正下方，因此氧化鉀 之利用效率會降低。 12 201009306 本實施形態中，光檢測器2之構造採用縱型構造之msm 型。縱型構造之MSM型如第3圖所示，光檢測器2 (感測器 部）為單純之構造’僅於β — Ga2〇3結晶10表面形成肖特基 電極11，而裏面形成歐姆電極丨2來構成。該縱型構造與横 型構造不同，可在朝肖特基電極Η之下部漸寬之空乏層l〇a 王面接收紫外線，因此β _ Ga2〇3結晶1 〇之利用效率會提 尚。又，由於不需製作如横型構造之梳形電極，因此具有 構造單純且製造程序’亦簡便之特長。 以下’就P — Ga2〇3結晶使用β —Ga203單結晶10之縱型 構造的光檢測器2之製作程序例進行說明。 (S1 ·· β —(3a2〇3單結晶10之退火） 首先’將β — Ga2〇3單結晶10以氟酸、硫酸、丙酮、乙 醇、純水之順序洗淨，並進行熱處理。熱處理之目的在於， 由於結晶成長後之單結晶殘留有缺氧等缺陷，因此係用以 使其回復。熱處理宜在氧氣環境中以ll〇〇〇c進行3〜24小 時。使用氧氣環境係用以補充P—Ga203單結晶1〇之育成時 所產生的缺氧。 (S2 :對β —Ga203單結晶10表面形成保護膜） 接著，於β —Ga203單結晶10表面形成保護膜。保護膜 之形成可利用例如固定分析樣本所用之固定蠛之塗敷等。 由於固定蠟會在l〇(TC左右開始融化，因此將融化之蠟塗敷 於滑動玻璃’並將P — Ga203單結晶1〇按壓於已塗敷該蠟之 滑動玻璃後使其冷卻，便可簡單地製造保護膜。藉此，在 下一步驟對P~~Ga203單結晶10裏面照射電漿時，可防止該β 13 201009306 -Ga203單結晶ίο表面受到離子照射而產生損傷。 (S3 .對p-Ga2〇3單結晶1()裏面進行電裂照射） 由於要對卜GMD3單結晶1〇裏祕取歐姆接觸因此 在改善導電性及降低電阻之目的下，乃進行電浆照射。這 是為了強制生成缺陷，提高因載體電子之發生而引起之導 電性。電聚可利用使用殘留氣體之低壓輝光放電。離子電 流宜為數百//A，而裝置全體之電流宜為5〜1〇111八。 照射時間宜為20〜40min，且以3〇min左右尤為佳。 (S4 : β—除去Ga2〇3單結晶10表面之保護膜） ❹ 對β —Ga2〇3單結晶1〇裏面進行電漿照射後，除去p —

Ga2〇3單結晶1〇表面之保護膜。將固定蠟加熱而再次融化， 剝離β — Gaea單結晶1 〇。再將β — Ga2〇3單結晶丨〇以丙酮洗 淨來除去殘留之蠟。 (S5 :對β — Ga2〇3單結晶1〇襄面形成歐姆電極） 於β — Ga2〇3單結晶1〇裏面蒸鍍鈦（Ti)約厚度3〇〜 70nm(以30〜50nm為佳）後’蒸鍍金（Au)約厚度80〜 150nm(以80〜100nm為佳），形成Au/Ti之歐姆電極12、15。 ❹ 歐姆電極12之尺寸以1〜5mm0為佳，且以3〜4mm0尤為 佳。該尺寸越大，接觸電阻越小。 (S6 :對β —Ga203單結晶1〇表面形成肖特基電極） 肖特基電極11、14在η型半導體用可使用工作函數大的 金屬，如金(Au)、白金(Pt)等。於p-Ga203單結晶10表面蒸 鍍鎳(Ni)約厚度2〜5nm(以2nm為佳）後，蒸鍍Au或Pt約厚度 6〜lOnm，製作Au/Ni或Pt/Ni之半透明或透明電極。肖特基 14 201009306 電極11、14亦可使用不插入Ni層之Au或Pt單體。 肖特基電極11、14之材料金屬除Au4pt外，亦可使用 鋁(A1)、銘(Co)、鍺(Ge)、錫(Sn)、銦(in)、鶴(w)、鉬(Mo)、 鉻(Cr)或銅(Cu)等。 插入Ni蒸鍍層是因為Au或Pt單體與β — Ga203單結晶10 之密接性較差，而用來改善密接性。肖特基電極u之尺寸 以1〜5mm0為佳，且以3〜4mm0尤為佳。肖特基電極11 之尺寸越大，可越擴大受光面llr。 (S7 :形成電極墊） 在肖特基電極11上，製作配線用之電極墊13。舉例言 之，於受光面llr上蒸鍍Ni約厚度3〜i〇nm (以4〜6nm為 佳），蒸鑛Au或Pt約厚度80〜150nm (以80〜100nm為佳）。 電極墊13之尺寸以0.05〜1·5ππηφ為佳。 若將以上製作之光檢測器2連接於光纖線3，便可進行 遠距離監控。具體而言，為以光纖線3傳送由光纖線3前端 之党光部4接收之紫外線，並以光檢測器2加以檢測之辮子 型（pigtail)構造。光纖線3不會受電磁波影響，因此不用 像光檢測器2般必須在其周圍以金屬加以屏壁。 而，非β —Ga2〇3單結晶，而是使用β —Ga203O雙結晶 或多結晶時亦可同樣地製作。 為了在測量波長領域有效傳送紫外線，光纖線3宜使用 石英系光纖。其芯徑以200〜6〇〇μηι左右為佳，可使用大於 一般通訊用光纖甚多者。 光纖線3之射出部5與光檢測器2之肖特基電極11可僅 15 201009306 透過框體6内之氣體而直接結合。故，框體6不需設置窗材 等由可使紫外線穿透之材料所構成之構件。而，由將光檢 測器2或光纖線3之射出部5密封於框體6内之觀點來看，亦 可依適用之紫外線感測器來設置窗材。 如第5B圖所示，光纖線3亦可使用具有複數條光纖線3 之光纖束。光纖束有例如直線地（一列地）配置有複數條 光纖線3者，或是配置為平面狀者等，任一者皆可利用。此 時，若將各光纖線配置於電極墊13之周圍呈環狀，而避免 射出部5在電極墊13上，便可提高對光檢測器2之入射效 率，且較為理想。如此，藉使用光纖束，相較於使用1條光 纖線之情形（請參考第5A圖），可將紫外線導入較廣範圍之 受光面llr。 光纖線3之受光部4如第6A圖〜第6C圖所示，可加工光 纖線3之前端來形成。 第6A圖係將除去光纖線3之保護塗層33及包層32而露 出之芯31的前端，形成為垂直於光軸之端面34。 第6B圖係將除去光纖線3之保護塗層33及皮層32而露 出之芯31的前端，形成為圓錐狀35。此時，由光軸朝側邊 大幅偏離之入射方向的紫外線亦可有效率加以接收。 第6C圖係將除去光纖線3之保護塗層33及皮層32而露 出之芯31的前端，構造成斜面。藉該構成，可利用該斜面， 使相對前端之楔狀部分36由側邊射入之紫外線反射，使其 射入光纖線3。該斜面宜設置鋁蒸鍍膜等之反射部37。藉 此，可使紫外線之反射率增加，更適切地將紫外線導入光 201009306 纖線30。 第7圖及第8圖顯示受光部4之變形例。第7圖所示之受 光部4之構造絲光之前財裝聚錢％者。聚光鏡 38若制GR職料_顧鏡，便可藉接著鱗接等直 接固定於光纖線30之前端，因此較為理想。 第8圖所示之受光部4構造係於光纖線3〇侧面形成乂溝 39,透過該V溝39’可由光纖線3G側邊射人紫外線。 光纖線3使用由複數條光纖線3構成之光纖束時，藉這 些複數條光纖線3，可設置複數受光部4。若光纖束在受光 部4一體化，雖然1個紫外線感測器丨進行之紫外線測量處為 1處，但可增加受光部4之入射剖面積。此時，可將各受光 部4指向之入射方向對齊同一方向。又，若將各受光部4配 置成例如放射狀等而分別指向不同入射方向，即成為對入 射方向之依附性低的紫外線感測器1。 或者’可構造成將複數條光纖線3在這些射出部5側陣 列化，並使光纖線3在中途分岐，而在受光部4側分別分離。 此時，可使用1個紫外線感測器1測量複數處紫外線功率之 合計量。 藉本實施形態之紫外線感測器1，可用光纖線3確保受 光部4與光檢測器2之距離’因此可抑制紫外線射出器L之發 熱或電磁波等造成之紫外線感測器1 (光檢測器2)劣化。 再者，可減輕對紫外線感測器1 (光檢測器2)之耐熱性或 耐久性要求，因此不易產生受光波長之位移，降低紫外線 感測器之校正次數，或不需校正。藉此，可實現連續監控。 17 201009306 藉由可進行連續監控’連續地監視紫外線射出器L之功 率，藉此可在紫外線射出器L消耗而無法產生紫外線前，進 行該紫外線射出器之交換。故，可維持來自紫外線射出器L 之紫外線的連續產生。 再者，由於紫外線在光纖線3中傳播，因此不需限制受 光部4與紫外線測量處之位置關係（不需在紫外線測量處附 近設置光檢測器2)，可透過該光纖線3自由地設置光檢蜊器 2。結果，可遠距離地監控紫外線射出器l。即，設有紫外

線射出器L，例如於貯水槽或清潔室等之外側配置光檢測器 2。故，不會發生因上述紫外線射出器L之發熱或電磁波等 造成的紫外線感測器1 (光檢測器2)之劣化，可進行長期 間穩定地進行紫外線射出器L之監控。 又’由於紫外線會因光纖線3之線徑而隔絕，因此對光 檢測器2之照度會減少。藉此，可降低因紫外線照射而造成 的光檢測器2之劣化’使紫外線感測器1之耐久性提高。 又’由於使用光纖線3，因此在窄處亦可進行紫外線照 度之測量。又，可變成只有光纖線3會成為消耗品。此時， 可僅密封光檢測器2，於框體6設置密封窗蓋，並於該密封 窗蓋連接光纖線3。故’不需以將光纖線3導入框體6内之導 入部（開口部7)進行密封。結果，可提高框體6之密封壽 命0 本實施形態之紫外線感測器亦可適用於將水洗淨之紫 外線射出器之照度測量。又，亦可適用於將食品或醫療領 域之殺菌或滅菌的紫外線射出器之照度測量。又，不受限 18 201009306 於這些用途，亦可適用於印刷用、半導體用、觀察用、抗 蝕劑曝光用、接著用及成模用等的紫外線射出器之照度測 量。 實施例 以下，以實施例具體說明本發明。 將純度4N (99.99%以上）之氧化鉀粉末封入橡膠管， 進行均壓成形’並於大氣中以150〇t進行燒結1〇小時。將 所得之燒結體作為原料棒，使用光FZ裝置育成單結晶，獲 得β —Ga2〇3單結晶。接著，切割所得之p_Ga2〇3單結晶之 (100)面，以CMP進行研磨加工成晶圓狀之基板。基板尺 寸約為8mmx8mm。 使用得到的β —GazO3單結晶，藉上述si〜S7之程序於β — Ga2〇3單結晶表裏形成電極’製作光檢測器。各電極配置 如第4圖所示。β — Ga203單結晶表面之肖特基電極為直徑 4mm ’由Au (膜厚8nm) /Ni (膜厚2nm)之蒸鍍膜構成。 β — Ga203單結晶裏面之歐姆電極配置於對應肖特基電極之 位置，直徑4mm，由Au (膜厚1 OOnm ) /Ni (膜厚50nm) 之蒸鍍膜構成。電極墊配置於肖特基電極中央，直徑lmm， 由Au (膜厚lOOnm) /Ni (膜厚5nm)之蒸鍍膜構成。 光檢測器之電極間串聯有電源（電壓Vs)及電阻器（電 阻R)。首先，為了調查光檢測器之特性，在無光纖線的情 形下，對光檢測器直接射入波長254nm之紫外線。紫外線射 出器使用紫外線燈（日本7文、7 y株式会社所製造之紫外 線發生裝置SLUV — 6 )。將紫外線燈至光檢測器之距離設為 19 201009306 20cm，測量此時光檢測器產生之起電流。將該測量結果顯 示於表1。Vs為電源電壓，R為電阻器之電阻值，Pin為射入 光檢測器之紫外線功率，VR為電阻器之兩端子間的電壓， Ipd為光檢測器之起電流，CE為光檢測器之靈敏度。 【表1】 無光纖（距離20cm)

Vs ( V) R (kQ ) Pin ( // W) VR (V) Ipd ( β A) CE ( A/W) 1 10 33.3 0.35 35 1.1 2 10 33.3 1.3 130 3.9 3 10 33.3 2.3 230 6.9 4 10 33.3 3.3 330 9.9 接著，實施例如第1圖所示，透過光纖線將紫外線射入 光檢測器。具體而言，使芯徑400μηι之光纖線的射出端與 光檢測器之宵特基電極結合，由紫外線燈（日本V 株式会社所製造的紫外線發生裝置SLUV — 6)朝光纖線之 入射端連續地照射波長254nm之紫外光。光纖線之受光部與 紫外線燈之距離與上述相同為20cm。第9圖顯示本實施例之 紫外線感測器之靈敏度與照射功率之測量結果。又，第10 圖顯示光檢測器之起電流與照射功率之測量結果。由第9圖 及第10圖可知，本實施例之紫外線感測器之靈敏度與光檢 測器之起電流顯示出紫外線照射功率依附性。又，靈敏度 與表1所示之無光纖線時大致相同（數A/W)。 又，第11圖顯示暗電流之測量結果。由第10圖及第11 圖，已確認暗電流相對起電流十分小，不會對紫外線功率 之測量產生影響。 20 201009306 【圖式簡單說明：j 第1圖係顯示本發明其中一實施形態之紫外線感測器 • 的概略構成例之示意圖。 第2圖係更詳細顯示同實施形態之光檢測器及其附近 之構成例的剖面圖。 第3圖係顯示同光檢測器之剖面構造的剖面圖。 第4A圖係顯示同光檢測器之表面電極配置的平面圖。 第4B圖係顯示光檢測器之裏面電極配置的平面圖。 〇 第5A圖係顯示將光纖線在光學上結合於同光檢測器之 構造例的剖面圖。 第5 B圖係顯示將光纖線在光學上結合於同光檢測器之 構造變形例的剖面圖。 第6 A圖係顯示加工同實施形態之光纖線前端而形成受 光部之例的立體圖。 第6B圖係顯示加工上述實施形態之光纖線前端而形成 受光部之變形例的立體圖。 ® 第6C圖係顯示加工上述實施形態之光纖線前端而形成 受光部之變形例的立體圖。 第7圖係顯示於同實施形態之光纖線前端設置透鏡而 形成受光部之例的側面圖。 第8圖係顯示於同實施形態之光纖線側面設置V溝而形 成受光部之例的側面圖。 第9圖係實施例之紫外線感測器靈敏度顯示照射功率 依存性之圖表。 21 201009306 第ίο圖係顯示同實施例之光檢測器的起電流與照射功 率之圖表。 第11圖係顯示同實施例之暗電流的測量結果之圖表。 【主要元件符號說明】 L...紫外線射出器 2l···結合材 1...紫外線感測器 22、23…搭接線 2...光檢測器 24、25…導線 3...光纖線 30...光纖線 4...受光部 31…芯 10…β—Ga2〇3早結晶 32…包層 10a...空乏層 33…保護塗層 10b...導電層 34…光轴之端面 llr···受光面 35...圓錐狀 11...肖特基電極 36...楔狀部分 12...歐姆電極 37...反射部 13...電極墊 38...聚光鏡 15…歐姆電極 20…支持板 39…V溝

❹ 22

Claims (1)

1. 201009306 七、申請專利範圍： 1. 一種紫外線感測器，其特徵在於包含有： 光檢測器，係檢測紫外線者；及 1或複數光纖線，係朝該光檢測器傳播前述紫外線 者， 且，前述光纖線具有接收前述紫外線之受光部， 前述光檢測器具有β — Ga203結晶及分別形戍於該β 一 Ga2〇3結晶之表面與裏面的電極。 2. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其中前述β — Ga2〇3結晶之表面所形成之前述電極為為特基電極， 傳播於前述光纖線之前述紫外線係導入前述肖特 基電極。 3. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其係連續監控 前述紫外線。 4. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其係用於將水 洗淨之紫外線射出器的照度測量。 5. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其係用於殺菌 或滅菌之紫外線射出器的照度測量。 6. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其中前述受光 部具有相對前述紫外線之光軸垂直的端面。 7. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其中前述受光 部形成為圓錐狀。 8. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其中前述受光 部具有相對前述紫外線之光軸傾斜之斜面。 23 201009306 9. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其中前述受光 部配置有聚光鏡。 10. 如申請專利範圍第1項之紫外線感測器，其中前述受光 部為形成於前述光纖線之V溝。

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