WO2012063585A1 - 電子線励起型光源 - Google Patents

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electron beam
light emitting
semiconductor light
source
emitting element
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PCT/JP2011/073292
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真典 山口
研 片岡
前岨　剛
寛之 高田
博成 羽田
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ウシオ電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electron beam excitation type light source comprising an electron beam source and a semiconductor light emitting element excited by an electron beam emitted from the electron beam source.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the outline of the configuration of an example of a conventional electron beam excitation light source.
  • This electron beam excitation type light source emits laser light, and includes a vacuum container 80 having a light transmission window 81 sealed inside in a negative pressure state.
  • a laser structure 85 in which light reflecting members 83 and 84 are disposed on both surfaces of the semiconductor light emitting element 82 is disposed on the inner surface of the transmission window 81, and the semiconductor light emitting element 82 is disposed on the inner surface of the bottom wall of the vacuum vessel 80.
  • An electron beam source 86 for irradiating an electron beam is disposed so as to face the laser structure 85.
  • the semiconductor light emitting element 82 and the electron beam source 86 are electrically connected to an electron acceleration means 87 for applying an acceleration voltage provided outside the vacuum vessel 80.
  • An electron beam excitation light source having such a configuration is described in Patent Document 1.
  • electrons emitted from the electron beam source 86 are accelerated by an acceleration voltage applied between the semiconductor light emitting element 82 and the electron beam source 86 to form an electron beam.
  • the electron beam is incident on the semiconductor light emitting element 82 via the light reflecting member 84, light is emitted from the semiconductor light emitting element 82, and this light is resonated by the light reflecting members 83 and 84, so that laser light is emitted. Is radiated to the outside through the light transmission window 81.
  • the semiconductor light emitting element 82 generates heat when irradiated with an electron beam, but one surface of the semiconductor light emitting element 82 is used as a light emitting surface, and the other surface is incident with an electron beam. Since the semiconductor light emitting device 82 is used as a surface, the semiconductor light emitting device 82 cannot be cooled from either the large surface or the other surface, and therefore it is difficult to efficiently cool the semiconductor light emitting device 82. As a result, the semiconductor light emitting element 82 generates heat to a high temperature, thereby reducing the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element 82 and not emitting light with high output. There is a problem that it occurs.
  • an electron beam is incident on one surface of the semiconductor light emitting element from an oblique direction by an electron gun, so that light is emitted from the surface on which the electron beam is incident on the semiconductor light emitting element.
  • An electron beam excitation type light source has been proposed (see Patent Document 2). According to this electron beam excitation type light source, the semiconductor light emitting element can be efficiently cooled from the back surface thereof, so that the semiconductor light emitting element can be efficiently cooled, and thus the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element is lowered. High output light is maintained without doing so.
  • the present invention has been made based on the circumstances as described above, and the object thereof is to uniformly irradiate one surface of a semiconductor light emitting device with an electron beam without increasing the acceleration voltage of the electron beam.
  • Another object of the present invention is to provide an electron beam excitation type light source that can obtain a high light output and can efficiently cool a semiconductor light emitting device.
  • another object of the present invention is to provide an electron beam excitation light source that can irradiate one surface of a semiconductor light emitting device with an electron beam with high efficiency.
  • Still another object of the present invention is to provide an electron beam excitation type light source capable of obtaining a high light output without increasing the voltage applied to the electron beam source in addition to the above object. .
  • An electron beam excitation type light source of the present invention is an electron beam excitation type light source comprising an electron beam source and a semiconductor light emitting element excited by an electron beam emitted from the electron beam source.
  • the electron beam source has a planar electron beam emitting portion, and is disposed around the semiconductor light emitting element, In the semiconductor light emitting device, light is emitted from a surface on which an electron beam from the electron beam source is incident.
  • the electron beam emitting portion is composed of carbon nanotubes.
  • the electron beam source is preferably arranged so as to surround the semiconductor light emitting element.
  • the electron beam source may be formed of an annular belt surrounding the semiconductor light emitting element. Further, a plurality of the electron beam sources may be arranged at positions sandwiching the semiconductor light emitting element. In addition, a plurality of the electron beam sources each made of a partially annular belt may be arranged so as to surround the semiconductor light emitting element.
  • an electric field control electrode for directing the trajectory of the electron beam emitted from the electron beam source toward the light emitting surface of the semiconductor light emitting device.
  • the level of the surface on which the electron beam is incident on the semiconductor light emitting device is such that the light emission direction of the semiconductor light emitting device from the surface on which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion. It is preferable that the level is displaced.
  • the electric field control electrode is disposed outside the electron beam source with respect to the semiconductor light emitting element, and a negative voltage is applied to the electron beam source.
  • the amount of electrons emitted from the electron beam emitting portion is 25 mA / cm 2 or less.
  • the area of the electron beam emitting portion on which the electron beam is emitted is larger than the area of the surface on which the electron beam is incident on the semiconductor light emitting element.
  • the electron beam excitation type light source of the present invention since the electron beam source having the planar electron beam emitting portion is arranged around the semiconductor light emitting device, the electron beam is uniformly irradiated on one surface of the semiconductor light emitting device. In addition, a high light output can be obtained without increasing the acceleration voltage of the electron beam. Moreover, since light is emitted from the surface of the semiconductor light emitting device on which the electron beam from the electron beam source is incident, the semiconductor light emitting device can be cooled from the other surface of the semiconductor light emitting device. Therefore, since the semiconductor light emitting device can be efficiently cooled, the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device is not lowered and high output light is maintained.
  • the electric field control electrode allows the Since the trajectory of the electron beam emitted from the radiation source can be directed toward one surface where light is emitted from the semiconductor light emitting device, the electron beam can be incident on one surface of the semiconductor light emitting device with high efficiency. Thus, a high light output can be obtained without increasing the acceleration voltage of the electron beam.
  • the amount of electrons emitted from the electron beam emitting portion is set to 25 mA / cm 2 or less, a high light output can be obtained without increasing the voltage applied to the electron beam source.
  • the electron beam emitted from the electron beam emitting portion is Since the electron density becomes high when incident on the semiconductor light emitting device, higher light output can be obtained without increasing the acceleration voltage.
  • FIG. 1A and 1B are explanatory views showing an outline of the configuration of the electron beam excitation light source according to the first embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a side sectional view, and FIG. It is a top view which shows a state.
  • This electron beam excitation type light source has a vacuum container 10 whose outer shape is sealed with a negative pressure inside and has a rectangular parallelepiped shape, and this vacuum container 10 has an opening on one side (the upper surface in FIG. 1A).
  • a container base 11 and a light transmission window 15 disposed in the opening of the container base 11 and hermetically sealed to the container base 11 are configured.
  • a semiconductor light emitting element 20 is arranged such that its surface (upper surface in FIG. 1A) 20a faces the light transmission window 15 apart from the light transmitting window 15.
  • a planar electron beam emitting portion 32 is formed on the support substrate 31 in a region close to the semiconductor light emitting device 20 other than a region on the front surface 20 a and a region on the back surface 20 b of the semiconductor light emitting device 20.
  • the electron beam source 30 is arranged so as to surround the semiconductor light emitting element 20.
  • the electron beam source 30 is formed of an annular belt-like body, and the surface 32a from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion 32 is oriented in the same direction as the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20, that is, a vacuum.
  • the container 10 is disposed so as to surround the semiconductor light emitting element 20 in a posture facing the light transmission window 15. In this state, the container 10 is fixed to the bottom wall of the container base 11 in the vacuum container 10 via the support member 37.
  • the semiconductor light emitting element 20 and the electron beam source 30 are electrons provided to the outside of the vacuum vessel 10 for applying an acceleration voltage via a conductive wire (not shown) drawn from the inside of the vacuum vessel 10 to the outside. It is electrically connected to acceleration means (not shown). Further, the semiconductor light emitting element 20 is fixed to the bottom wall of the container base 11 in the vacuum container 10 through the high heat conductive member 16 provided on the back surface 20b.
  • an insulator such as glass such as quartz glass and ceramics such as alumina can be used.
  • transmit the light from the semiconductor light-emitting device 20 is used, For example, quartz glass, sapphire, etc. can be used.
  • the pressure inside the vacuum vessel 10 is, for example, 10 ⁇ 4 to 10 ⁇ 6 Pa.
  • An example of the dimensions of the vacuum container 10 is that the outer dimensions of the container base 11 are 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 20 mm, the thickness of the container base 11 is 2 mm, the opening of the container base 11 is 36 mm ⁇ 36 mm, and the light transmission window 15 The dimensions are 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 2 mm.
  • a metal having high thermal conductivity such as copper or diamond can be used.
  • the semiconductor light emitting element 20 is formed on a substrate 21 made of, for example, sapphire, a buffer layer 22 made of, for example, AlN formed on one surface of the substrate 21, and on one surface of the buffer layer 22.
  • the active layer 25 has a single quantum well structure or a multiple quantum well structure.
  • the substrate 21 is bonded to the high thermal conductive member 16 by brazing or the like with the active layer 25 facing the light transmission window 15 in the vacuum vessel 10.
  • the thickness of the substrate 21 is, for example, 10 to 1000 ⁇ m
  • the thickness of the buffer layer 22 is, for example, 100 to 1000 nm.
  • the distance between the active layer 25 and the electron beam source 30 in the semiconductor light emitting device 20 is, for example, 5 to 15 mm. Further, the distance between the light emitting surface 20a of the semiconductor light emitting element 20 and the inner surface of the light transmission window 15 is, for example, 3 to 25 mm.
  • the active layer 25 is a single quantum well structure or a multiple quantum well structure consisting of each In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1,0 ⁇ y ⁇ 1, x + y ⁇ 1), a single or A plurality of quantum well layers 26 and a single or a plurality of barrier layers 27 are alternately stacked on the buffer layer 22 in this order.
  • the thickness of each quantum well layer 26 is, for example, 0.5 to 50 nm.
  • the barrier layer 27 has a composition selected such that the forbidden band width is larger than that of the quantum well layer 26.
  • AlN may be used, and each thickness is larger than the well width of the quantum well layer 26.
  • a large value is set, specifically, for example, 1 to 100 nm.
  • the period of the quantum well layer 26 constituting the active layer 25 is appropriately set in consideration of the total thickness of the quantum well layer 26, the barrier layer 27 and the active layer 25, the acceleration voltage of the electron beam used, etc. 1 to 100.
  • the semiconductor light emitting element 20 can be formed by, for example, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). Specifically, by using a carrier gas composed of hydrogen and nitrogen and a source gas composed of trimethylaluminum and ammonia, vapor deposition is performed on the (0001) plane of the sapphire substrate 21 to have a required thickness. After forming the buffer layer 22 made of AlN, vapor phase growth is performed on the buffer layer 22 using a carrier gas made of hydrogen gas and nitrogen gas and a source gas made of trimethylaluminum, trimethylgallium, trimethylindium and ammonia.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • the active layer 25 having a single quantum well structure or a multiple quantum well structure made of Inx Aly Ga1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, x + y ⁇ 1) having a required thickness is formed.
  • the semiconductor light emitting element 20 can be formed.
  • each step of forming the buffer layer 22, the quantum well layer 26, and the barrier layer 27 conditions such as a processing temperature, a processing pressure, and a growth rate of each layer are determined according to the buffer layer 22, the quantum well layer 26, and the barrier layer 27 to be formed. It can set suitably according to a composition, thickness, etc. of this.
  • a processing temperature when forming the quantum well layer 26 made of InAlGaN, trimethylindium is used as a source gas in addition to the above, and the processing temperature is set lower than when the quantum well layer 26 made of AlGaN is formed. That's fine.
  • the method for forming the semiconductor multilayer film is not limited to the MOCVD method, and for example, an MBE method (molecular beam epitaxy method) or the like can also be used.
  • the electron beam emitter 32 in the electron beam source 30 is formed by supporting a large number of carbon nanotubes on a support substrate 31, and the support substrate 31 in the electron beam source 30 is It is fixed on a plate-like base 33.
  • a net-like extraction electrode 35 for emitting electrons from the electron beam emitting unit 32 is disposed above the surface 32a from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting unit 32 of the electron beam source 30.
  • the lead electrode 35 is fixed to the base 33 via an electrode holding member 36.
  • the support substrate 31 and the extraction electrode 35 are connected to the electron beam emission power source 51 provided outside the vacuum vessel 10 via a conductive wire (not shown) drawn from the inside of the vacuum vessel 10 to the outside. Are electrically connected so that the positive electrode and the support substrate 31 become the negative electrode.
  • the area of the surface 32a where the electron beam is emitted from the electron beam emitter 32 is preferably larger than the area of the surface 20a where the electron beam is incident on the semiconductor light emitting device 20.
  • the area of the surface 20a of the electron beam in the semiconductor light emitting element 20 is incident as S 1, when the area of the surface 32a of the electron beam in an electron beam emitting unit 32 is radiated to the S 2, the ratio S 2 / S 1 is preferably 6 or more, more preferably 10 to 30.
  • FIG. 4 shows that an electron beam is emitted from the electron beam source 30 to the semiconductor light emitting device 20 under the condition that the amount of electrons emitted from the electron beam emitting portion 32 is 10 mA / cm 2 and the power efficiency of the semiconductor light emitting device 20 is 20%.
  • irradiation is a graph showing the relationship between the acceleration voltage required for obtaining the light output of the ratio S 2 / S 1 and 1W.
  • the acceleration voltage required to obtain the output of 1 W light is inversely proportional to the ratio S 2 / S 1 , and the electron beam emission with respect to the area S 1 of the surface 20 a of the semiconductor light emitting device 20 is achieved.
  • the acceleration voltage can be set lower as the ratio S 2 / S 1 of the area S 2 of the surface 32a of the portion 32 is larger. This is considered to be because the electron density of the electron beam emitted from the electron beam emitting portion 32 increases in proportion to the ratio S 2 / S 1 when entering the surface 20 a of the semiconductor light emitting device 20. It is done.
  • the outer diameter of the support substrate 31 is 25 mm
  • the inner diameter is 19 mm
  • the thickness is 0.1 mm
  • the outer diameter of the electron beam emitting portion 32 is 24 mm
  • the inner diameter is 20 mm
  • the thickness is 0.
  • the area of the surface from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion 32 is 138 mm 2 .
  • a metal material containing iron, nickel, cobalt, or chromium can be used as a material constituting the support substrate 31 .
  • a method for forming the electron beam emitting portion 32 made of carbon nanotubes on the support substrate 31 is not particularly limited, and a known method can be used.
  • the support substrate 31 having a metal catalyst layer formed on the surface is heated.
  • a carbon source gas such as CO or acetylene
  • a screen printing method or the like in which a paste containing carbon nanotube powder and an organic binder in a liquid medium is prepared, and this paste is applied to the surface of the support substrate 31 by screen printing and dried. it can.
  • a metal material containing any of iron, nickel, cobalt, and chromium can be used as a material constituting the extraction electrode 35.
  • the electron beam excitation light source when a voltage is applied between the electron beam source 30 and the extraction electrode 35, electrons are emitted from the electron beam emitting portion 32 of the electron beam source 30 toward the extraction electrode 35.
  • the electrons travel while being accelerated toward the semiconductor light emitting element 20 by an acceleration voltage applied between the semiconductor light emitting element 20 and the electron beam source 30 and are converted into an electron beam on the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20, that is, the activity. Incident on the surface of the layer 25.
  • the semiconductor light emitting device 20 electrons in the active layer 25 are excited by the incidence of the electron beam, and as a result, light such as ultraviolet rays is emitted from the surface 20 a on which the electron beam in the semiconductor light emitting device 20 is incident. Then, the light is emitted to the outside of the vacuum vessel 10 through the light transmission window 15 in the vacuum vessel 10.
  • the amount of electrons emitted from the electron beam emitting portion 32 is preferably 25 mA / cm 2 or less, more preferably 1 to 15 mA / cm 2 , and particularly preferably 5 to 10 mA / cm 2 .
  • the amount of emitted electrons exceeds 25 mA / cm 2 , it is necessary to considerably increase the voltage applied to the electron beam source 30. As a result, the electron beam source 30 generates heat and causes an early failure. , May arise.
  • the amount of electron beam radiation is too small, a sufficient amount of electron beam is not irradiated onto the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20, and it may be difficult to obtain a high light output.
  • the voltage applied between the electron beam source 30 and the extraction electrode 35 is preferably 1 to 5 kV. If this voltage is too low, the electron density of the electron beam emitted from the electron beam emitting section 32 is small, and it may be difficult to obtain a high light output. On the other hand, if this voltage is excessive, the electron beam source 30 may generate heat and cause a failure at an early stage.
  • the acceleration voltage of the electron beam is preferably 6 to 12 kV. When the acceleration voltage is too small, electrons emitted from the electron beam emitting portion 32 are not sufficiently accelerated, and it may be difficult to obtain a high light output. On the other hand, if the acceleration voltage is excessive, X-rays are likely to be generated from the semiconductor light emitting element 20, and the semiconductor light emitting element 20 is easily damaged by the energy of the electron beam, which is not preferable.
  • the electron beam source 30 formed of an annular belt having a planar electron beam emitting portion 32 surrounds the semiconductor light emitting element 20 around the semiconductor light emitting element 20.
  • the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20 can be uniformly irradiated with an electron beam, and a high light output can be obtained without increasing the acceleration voltage of the electron beam.
  • the semiconductor light emitting device 20 is connected to the semiconductor light emitting device 20 from the back surface 20b via the high thermal conductive member 16. It is possible to cool. Therefore, since the semiconductor light emitting element 20 can be efficiently cooled, the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element 20 is not lowered and high output light is maintained.
  • the amount of electrons emitted from the electron beam emitter 32 is set to 25 mA / cm 2 or less, a high light output can be obtained without increasing the voltage applied to the electron beam source 30.
  • the area of the surface 32a from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion 32 is larger than the area of the surface 20a to which the electron beam is incident in the semiconductor light emitting device 20, the electrons emitted from the electron beam emitting portion 32. Since the line has a high electron density when incident on the surface 20a of the semiconductor light emitting device 20, a higher light output can be obtained without increasing the acceleration voltage.
  • FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing an outline of the configuration of the electron beam excitation light source according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a side sectional view and FIG. 5B is a light transmission window removed. It is a top view which shows a state.
  • this electron beam excitation light source a plurality of (four in the illustrated example) electron beams each having a planar electron beam emitting portion 32 formed on a support substrate 31 in the peripheral region of the semiconductor light emitting element 20.
  • a source 30 is arranged so as to surround the semiconductor light emitting element 20.
  • each of the electron beam sources 30 is formed of a partially annular belt-like body, and the surface 32a from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion 32 faces the same direction as the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20. It is arranged to surround the semiconductor light emitting element 20 along a circle centered on the semiconductor light emitting element 20 in an attitude, that is, an attitude facing the light transmission window 15 of the vacuum vessel 10, and in this state, the vacuum is passed through the support member 37.
  • the container 10 is fixed to the bottom wall of the container base 11.
  • Other specific configurations are the same as those of the electron beam excitation light source according to the first embodiment.
  • a plurality of electron beam sources 30 each having a planar electron beam emitting portion 32 and made of a partially annular belt-like body are disposed around the semiconductor light emitting element 20. Since the surface 20a of the semiconductor light emitting device 20 is uniformly irradiated with the electron beam, a high light output can be obtained without increasing the acceleration voltage of the electron beam. Moreover, since light is emitted from the front surface 20a of the semiconductor light emitting device 20 on which the electron beam from the electron beam source 30 is incident, the semiconductor light emitting device 20 is connected to the semiconductor light emitting device 20 from the back surface 20b via the high thermal conductive member 16. It is possible to cool. Therefore, since the semiconductor light emitting element 20 can be efficiently cooled, the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element 20 is not lowered and high output light is maintained.
  • FIG. 6A and 6B are explanatory views showing an outline of the configuration of the electron beam excitation light source according to the third embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a side sectional view, and FIG. It is a top view which shows a state.
  • the semiconductor light emitting element 20 is disposed on the inner surface of the bottom wall of the container base 11 in the vacuum container 10, and the surface (the upper surface in FIG. 6A) 20 a is separated from the light transmission window 15.
  • a plurality of (two in the illustrated example) are formed by forming rectangular planar electron beam emitting portions 32 on a rectangular support substrate 31, respectively.
  • the electron beam source 30 is disposed at a position sandwiching the semiconductor light emitting element 20.
  • the electron beam emitter 32 in each of the electron beam sources 30 is formed by supporting a large number of carbon nanotubes on the support substrate 31, and the support substrate 31 in each of the electron beam sources 30 is
  • Each of the electron beam sources 30 fixes the semiconductor light emitting element 20 by fixing each base plate 33 to the inner surfaces of two opposite side walls of the container base 11.
  • the electron beam emitting portions 32 are arranged so as to face each other at the sandwiched position.
  • Other specific configurations are the same as those of the electron beam excitation light source according to the first embodiment.
  • a plurality of electron beam sources 30 having a planar electron beam emitting portion 32 are arranged at a position sandwiching the semiconductor light emitting element 20 around the semiconductor light emitting element 20. Therefore, the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20 can be uniformly irradiated with an electron beam, and a high light output can be obtained without increasing the acceleration voltage of the electron beam. Moreover, since light is emitted from the front surface 20a of the semiconductor light emitting device 20 on which the electron beam from the electron beam source 30 is incident, the semiconductor light emitting device 20 can be cooled from the back surface 20b of the semiconductor light emitting device 20. . Therefore, since the semiconductor light emitting element 20 can be efficiently cooled, the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element 20 is not lowered and high output light is maintained. *
  • FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing an outline of the configuration of the electron beam excitation light source according to the fourth embodiment of the present invention, where FIG. 7A is a side sectional view and FIG. 7B is a light transmission window removed. It is a top view which shows a state.
  • This electron beam excitation type light source has a vacuum container 10 whose outer shape is sealed in a negative pressure state and has a rectangular parallelepiped shape, and this vacuum container 10 has an opening on one side (the upper surface in FIG. 7A).
  • a container base 11 and a light transmission window 15 disposed in the opening of the container base 11 and hermetically sealed to the container base 11 are configured.
  • a semiconductor light emitting element 20 is arranged such that its surface (upper surface in FIG. 7A) 20a faces the light transmission window 15 with a space therebetween, and a peripheral region of the semiconductor light emitting element 20, specifically, Specifically, a planar electron beam emitting portion 32 is formed on the support substrate 31 in a region close to the semiconductor light emitting device 20 other than a region on the front surface 20 a and a region on the back surface 20 b of the semiconductor light emitting device 20.
  • the electron beam source 30 is arranged so as to surround the semiconductor light emitting element 20.
  • the electron beam source 30 is formed of an annular belt-like body, and the surface 32a from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion 32 is oriented in the same direction as the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20, that is, a vacuum.
  • the container 10 is disposed so as to surround the semiconductor light emitting element 20 in a posture facing the light transmission window 15. In this state, the container 10 is fixed to the bottom wall of the container base 11 in the vacuum container 10 via the support member 37.
  • the semiconductor light emitting element 20 and the electron beam source 30 are connected to an electron accelerating means 50 for applying an accelerating voltage provided outside the vacuum vessel 10 through a conductive wire drawn from the inside of the vacuum vessel 10 to the outside.
  • the semiconductor light emitting device 20 is electrically connected so as to be a positive electrode and the electron beam source 30 is a negative electrode.
  • the semiconductor light emitting element 20 is fixed to the bottom wall of the container base 11 in the vacuum container 10 via the high thermal conductive member 16 provided on the back surface 20b.
  • Specific configurations of the vacuum vessel 10, the semiconductor light emitting element 20, and the electron beam source 30 are the same as those of the electron beam excitation light source according to the first embodiment.
  • the orbit of the electron beam emitted from the electron beam source 30 is directed toward the surface 20 a from which light is emitted in the semiconductor light emitting device 20 at a position outside the electron beam source 30 with respect to the semiconductor light emitting device 20.
  • An electric field control electrode 40 is disposed.
  • the electric field control electrode 40 has a barrel portion 41 having an inner diameter larger than the outer diameter of the electron beam source 30, and a tip (the upper end in FIG. 7A) formed continuously with the barrel portion 41. ) And is arranged so as to surround the outer periphery of the electron beam source 30, and the base end of the electric field control electrode 40 is the container base 11 in the vacuum container 10. It is fixed to the bottom wall.
  • the electron beam source 30 and the electric field control electrode 40 are connected to the electric field control power source 52 provided outside the vacuum vessel 10 via a conductive wire drawn from the inside of the vacuum vessel 10 to the outside.
  • the positive electrode and the electric field control electrode 40 are electrically connected to be a negative electrode.
  • the level L1 of the surface 20 a on which the electron beam in the semiconductor light emitting element 20 is incident is the electron beam emission of the electron beam source 30.
  • the electric field control electrode 40 As a material constituting the electric field control electrode 40, a metal material containing any of iron, nickel, cobalt, chromium, aluminum, silver, copper, titanium, and zirconium can be used.
  • An example of the dimensions of the electric field control electrode 40 is as follows.
  • the inner diameter of the body 41 is 34 mm, the length in the axial direction is 12 mm, the inner diameter at the tip of the tapered portion 42 is 28 mm, the length in the axial direction is 3 mm, and the body 41
  • the inclination of the taper portion 42 with respect to the surface is 45 °, for example, the thickness of the cylindrical body constituting the electric field control electrode 40 is 0.3 mm, and the surface of the electron beam emitting portion 32 of the electron beam source 30 where the electron beam is emitted
  • the distance between the level and the level of the tip of the tapered portion 42 is 7 mm.
  • the electron beam excitation light source when a voltage is applied between the electron beam source 30 and the extraction electrode 35, electrons are emitted from the electron beam emitting portion 32 of the electron beam source 30 toward the extraction electrode 35.
  • the electrons are accelerated toward the semiconductor light emitting device 20 by an acceleration voltage applied between the semiconductor light emitting device 20 and the electron beam source 30, and an electron beam is formed.
  • the voltage applied between the electron beam source 30 and the electric field control electrode 40 by the acceleration voltage and the electric field control power source 52 is directed toward the surface 20a where the light in the semiconductor light emitting element 20 is emitted, and as a result.
  • the electron beam is incident on the surface 20 a of the semiconductor light emitting device 20, that is, the surface of the active layer 25.
  • the semiconductor light emitting device 20 electrons in the active layer 25 are excited by the incidence of the electron beam, and as a result, light such as ultraviolet rays is emitted from the surface 20 a on which the electron beam in the semiconductor light emitting device 20 is incident. Then, the light is emitted to the outside of the vacuum vessel 10 through the light transmission window 15 in the vacuum vessel 10.
  • the voltage applied between the electron beam source 30 and the extraction electrode 35 by the electron beam emission power source 51 is preferably 1 to 5 kV.
  • the acceleration voltage of the electron beam applied by the electron acceleration means 50 is preferably 6 to 12 kV.
  • the voltage applied between the electron beam source 30 and the electric field control electrode 40 by the electric field control power supply 52 is, for example, ⁇ 2 to 2 kV.
  • the amount of electrons emitted from the electron beam emitter 32 is preferably 25 mA / cm 2 or less, more preferably 1 to 15 mA / cm 2 , and particularly preferably 5 to 10 mA / cm 2 .
  • the electric field control electrode 40 directs the orbit of the electron beam emitted from the electron beam source 30 toward the surface 20a where the light in the semiconductor light emitting element 20 is emitted. Therefore, an electron beam can be incident on the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20 with high efficiency, and a high light output can be obtained without increasing the acceleration voltage of the electron beam. Moreover, since light is emitted from the front surface 20a of the semiconductor light emitting device 20 on which the electron beam from the electron beam source 30 is incident, the semiconductor light emitting device 20 is connected to the semiconductor light emitting device 20 from the back surface 20b via the high thermal conductive member 16. It is possible to cool.
  • the electron beam source 30 is formed of an annular band having a planar electron beam emitting portion 32, and the electron beam source 30 is arranged so as to surround the semiconductor light emitting element 20 around the semiconductor light emitting element 20. Therefore, the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20 can be uniformly irradiated with an electron beam.
  • the amount of electrons emitted from the electron beam emitter 32 is set to 25 mA / cm 2 or less, a high light output can be obtained without increasing the voltage applied to the electron beam source 30.
  • the area of the surface 32a from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion 32 is larger than the area of the surface 20a to which the electron beam is incident in the semiconductor light emitting device 20, the electrons emitted from the electron beam emitting portion 32. Since the line has a high electron density when incident on the surface 20a of the semiconductor light emitting device 20, a higher light output can be obtained without increasing the acceleration voltage.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of an electron beam excitation light source according to a fifth embodiment of the present invention, where (a) is a side sectional view and (b) is a light transmission window removed. It is a top view which shows a state.
  • this electron beam excitation light source a plurality of (four in the illustrated example) electron beams each having a planar electron beam emitting portion 32 formed on a support substrate 31 in the peripheral region of the semiconductor light emitting element 20.
  • a source 30 is arranged so as to surround the semiconductor light emitting element 20.
  • each of the electron beam sources 30 is formed of a partially annular belt-like body, and the surface 32a from which the electron beam is emitted in the electron beam emitting portion 32 faces the same direction as the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20. It is arranged to surround the semiconductor light emitting element 20 along a circle centered on the semiconductor light emitting element 20 in an attitude, that is, an attitude facing the light transmission window 15 of the vacuum vessel 10, and in this state, the vacuum is passed through the support member 37.
  • the container 10 is fixed to the bottom wall of the container base 11.
  • each of the electric field control electrodes 40 is formed of a partial cylindrical body, and has a body 41 having an inner surface with a radius of curvature larger than the radius of curvature of the outer surface of the electron beam source 30, and the body 41 continuously.
  • the formed tapered portion 42 having a radius of curvature that decreases toward the tip (upper end in FIG.
  • the electron beam source 30 and the electric field control electrode 40 are connected to the electric field control power source 52 provided outside the vacuum vessel 10 via a conductive wire drawn from the inside of the vacuum vessel 10 to the outside.
  • the positive electrode and the electric field control electrode 40 are electrically connected to be a negative electrode.
  • Other specific configurations are the same as those of the electron beam excitation light source according to the fourth embodiment.
  • each electric field control electrode 40 directs the trajectory of the electron beam emitted from each electron beam source 30 toward the surface 20a where the light in the semiconductor light emitting element 20 is emitted. Therefore, an electron beam can be incident on the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20 with high efficiency, and a high light output can be obtained without increasing the acceleration voltage of the electron beam.
  • the semiconductor light emitting device 20 since light is emitted from the front surface 20 a on which the electron beam from each electron beam source 30 in the semiconductor light emitting device 20 is incident, the semiconductor light emitting device 20 from the back surface 20 b of the semiconductor light emitting device 20 through the high thermal conductive member 16. Can be cooled.
  • each of the electron beam sources 30 is formed of a partially annular belt having a planar electron beam emitting portion 32, and these electron beam sources 30 are arranged around the semiconductor light emitting element 20 to connect the semiconductor light emitting element 20. Since they are arranged so as to surround them, the surface 20a of the semiconductor light emitting element 20 can be uniformly irradiated with an electron beam.
  • the electron beam source of the present invention is not particularly limited as long as it has a planar electron beam emitting portion.
  • the electron beam source is not limited to a rectangular plate shape or other shapes. It may be.
  • the arrangement position of the electron beam source is not particularly limited as long as the electron beam source is positioned around the semiconductor light emitting element and can enter the electron beam on the light emitting surface of the semiconductor light emitting element.
  • the electron beam excitation type light source according to the third embodiment as shown in FIG.
  • the electron beam source 30 has an electron beam emitting portion 32 at the semiconductor light emitting element 20 at a position sandwiching the semiconductor light emitting element 20. It may be arranged to face. Moreover, the electron beam emission part 32 in the electron beam source 30 is not limited to what consists of carbon nanotubes, The thing of various structures can be used if it is planar.
  • the electric field control electrode 40 it is not essential to form the taper portion 42 in the electric field control electrode 40.
  • the outer diameter and the inner diameter are uniform in the axial direction in a cylindrical shape. It may be.
  • the electric field control electrode 40 may be composed of a first electrode member 40a and a second electrode member 40b which are divided vertically. In the electric field control electrode 40 having such a configuration, it is preferable that a voltage higher than that of the lower first electrode member 40a is applied to the upper second electrode member 40b.
  • the trajectory of the emitted electron beam can be reliably directed toward the surface 20a from which light is emitted from the semiconductor light emitting device 20, and as a result, the electron beam is incident on the surface 20a of the semiconductor light emitting device 20 with higher efficiency. can do.
  • the electric field control electrode 40 may be disposed at a position inward of the electron beam source 30 with respect to the semiconductor light emitting element 20. In this case, a positive voltage is applied to the electron beam source 30. Is done.
  • the electric field control electrode 40 is disposed outside the electron beam source 30 with respect to the semiconductor light emitting element 20 in that an electron beam can be incident on the semiconductor light emitting element 20 with high efficiency. It is preferable.

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Abstract

　本発明は、半導体発光素子の一面に均一に電子線を照射することができ、しかも、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られ、しかも、半導体発光素子を効率よく冷却することができる電子線励起型光源を提供することを目的とする。　本発明の電子線励起型光源は、電子線源と、この電子線源から放射された電子線によって励起される半導体発光素子とを備えてなる電子線励起型光源において、前記電子線源は、面状の電子線放出部を有し、前記半導体発光素子の周辺に配置されており、前記半導体発光素子における前記電子線源からの電子線が入射される面から光が放射されることを特徴とする。

Description

電子線励起型光源
　本発明は、電子線源と、この電子線源から放射された電子線によって励起される半導体発光素子とを備えてなる電子線励起型光源に関するものである。
　電子線を放射することによって半導体発光素子を発光させる電子線励起型光源は、小型で出力の高い紫外線を放射する光源として期待されている。
　図１２は、従来の電子線励起型光源の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。この電子線励起型光源は、レーザー光を放射するものであって、内部が負圧の状態で密閉された、光透過窓８１を有する真空容器８０を具え、この真空容器８０内には、光透過窓８１の内面に、半導体発光素子８２の両面に光反射部材８３、８４が配置されてなるレーザー構造体８５が配置されると共に、当該真空容器８０の底壁の内面に、半導体発光素子８２に電子線を照射する電子線源８６がレーザー構造体８５に対向するよう配置されている。半導体発光素子８２および電子線源８６は、真空容器８０の外部に設けられた、加速電圧を印加するための電子加速手段８７に電気的に接続されている。このような構成の電子線励起型光源は、特許文献１に記載されている。
　上記の電子線励起型光源においては、電子線源８６から放出された電子は、半導体発光素子８２と電子線源８６との間に印加された加速電圧によって加速されて電子線が形成され、この電子線が光反射部材８４を介して半導体発光素子８２に入射されることにより、半導体発光素子８２から光が放射され、この光は、光反射部材８３，８４によって共振されることにより、レーザー光として光透過窓８１を介して外部に放射される。
　しかしながら、上記の電子線励起型光源においては、半導体発光素子８２は電子線が照射されることによって発熱するが、半導体発光素子８２の一面が光出射面として利用され、その他面が電子線の入射面として利用されているため、半導体発光素子８２をその面積の大きい一面および他面のいずれからも冷却することができず、従って、該半導体発光素子８２を効率よく冷却することが困難である。その結果、半導体発光素子８２が高い温度に発熱し、これにより、半導体発光素子８２の発光効率が低下して出力の高い光が放射されず、また、発熱によって半導体発光素子８２に早期に故障が生じる、という問題がある。
　また、出力の高い光を得る手段としては、電子線の加速電圧を高くすることが考えられるが、電子線の加速電圧を高くしたときには、半導体発光素子８２からＸ線が発生する、という問題がある。
　また、出力の高い光を得る他の手段としては、電子線源８６に印加される電圧を高くすることが考えられるが、電子線源８６に印加される電圧を高くすると、電子線源８６が発熱して早期に故障が生じる、という問題がある。
　このような問題を解決するため、電子銃によって半導体発光素子の一面に対してその斜めの方向から電子線を入射することにより、当該半導体発光素子における電子線が入射された一面から光が出射される電子線励起型光源が提案されている（特許文献２参照。）。　この電子線励起型光源によれば、半導体発光素子をその裏面から効率よく冷却することが可能であるため、半導体発光素子を効率よく冷却することができ、従って、半導体発光素子の発光効率が低下することがなくて高い出力の光が維持される。
　しかしながら、このような電子線励起型光源においては、半導体発光素子への電子線照射に電子銃を用いるため、電子線を半導体発光素子の一面に均一に照射することができない、すなわち半導体発光素子の一面に電子線が局所的に集中して照射されるので、当該半導体発光素子に早期に劣化が生じる、という問題がある。
特許３６６７１８８号公報 特開平０９－２１４０２７号公報
　本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、半導体発光素子の一面に均一に電子線を照射することができ、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られ、しかも、半導体発光素子を効率よく冷却することができる電子線励起型光源を提供することにある。
　本発明の他の目的は、上記の目的に加え、更に、半導体発光素子の一面に高い効率で電子線を照射することができる電子線励起型光源を提供することにある。
　本発明の更に他の目的は、上記の目的に加えて、更に、電子線源に印加される電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる電子線励起型光源を提供することにある。
　本発明の電子線励起型光源は、電子線源と、この電子線源から放射された電子線によって励起される半導体発光素子とを備えてなる電子線励起型光源において、
　前記電子線源は、面状の電子線放出部を有し、前記半導体発光素子の周辺に配置されており、
　前記半導体発光素子における前記電子線源からの電子線が入射される面から光が放射されることを特徴とする。
　本発明の電子線励起型光源においては、前記電子線放出部は、カーボンナノチューブにより構成されていることが好ましい。
　また、前記電子線源は、前記半導体発光素子を取り囲むよう配置されていることが好ましい。
　また、前記電子線源は、前記半導体発光素子を取り囲む環状の帯状体よりなるものであってもよい。
　また、前記電子線源の複数が、前記半導体発光素子を挟んだ位置に配置されていてもよい。
　また、それぞれ部分環状の帯状体よりなる前記電子線源の複数が、前記半導体発光素子を取り囲むよう配置されていてもよい。
　また、本発明の電子線励起型光源においては、前記電子線源から放射された電子線の軌道を前記半導体発光素子における光が放射される面に向かって指向させる電界制御用電極が設けられていることが好ましい。
　このような電子線励起型光源においては、前記半導体発光素子における電子線が入射される面のレベルが、前記電子線放出部における電子線が放射される面より当該半導体発光素子の光の放射方向に変位したレベルとされていることが好ましい。
　また、前記電界制御用電極は、前記半導体発光素子に対して前記電子線源より外方の位置に配置されており、当該電子線源に対して負となる電圧が印加されることが好ましい。　　　
　また、本発明の電子線励起型光源においては、前記電子線放出部から放射される電子の放射量が２５ｍＡ／ｃｍ2 以下であることが好ましい。
　このような電子線励起型光源においては、前記電子線放出部における電子線が放射される面の面積が、前記半導体発光素子における電子線が入射される面の面積より大きいことが好ましい。
　本発明の電子線励起型光源によれば、面状の電子線放出部を有する電子線源が半導体発光素子の周辺に配置されているため、半導体発光素子の一面に均一に電子線を照射することができると共に、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。しかも、半導体発光素子における電子線源からの電子線が入射される面から光が放射されるため、半導体発光素子の他面から当該半導体発光素子を冷却することが可能である。従って、半導体発光素子を効率よく冷却することができるので、半導体発光素子の発光効率が低下することがなくて高い出力の光が維持される。
　また、電子線源から放射された電子線の軌道を半導体発光素子における光が放射される面に向かって指向させる電解制御用電極が設けられた構成によれば、当該電界制御用電極によって、電子線源から放射された電子線の軌道を半導体発光素子における光が放射される一面に向かって指向させることができるので、半導体発光素子の一面に高い効率で電子線を入射することができ、これにより、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。
　また、電子線放出部から放射される電子の放射量が２５ｍＡ／ｃｍ2 以下とされることにより、電子線源に印加される電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。
　また、電子線放出部における電子線が放射される面の面積が、前記半導体発光素子における電子線が入射される面の面積より大きいことにより、電子線放出部から放射された電子線は、その電子密度が半導体発光素子に入射されるときに高いものとなるため、加速電圧を高くすることなしに一層高い光の出力が得られる。
本発明の第１の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。 第１の実施の形態に係る電子線励起型光源における半導体発光素子の構成を示す説明用断面図である。 第１の実施の形態に係る電子線励起型光源における電子線源の構成を示す説明用断面図である。 半導体発光素子における電子線が入射される表面の面積Ｓ1 に対する電子線放出部における電子線が放射される表面の面積Ｓ2 の比Ｓ2 ／Ｓ1 と、１Ｗの光の出力を得るために必要な加速電圧との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。 第４の実施の形態に係る電子線励起型光源における半導体発光素子と電子線源との位置関係を示す説明用断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。 第３の実施の形態に係る電子線励起型光源の変形例の構成の概略を示す説明用断面図である。 電界制御用電極の変形例を示す説明用断面図である。 従来の電子線励起型光源の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
〈第１の実施の形態〉
　図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。
　この電子線励起型光源は、内部が負圧の状態で密閉された外形が直方体状の真空容器１０を有し、この真空容器１０は、一面（図１（ａ）において上面）に開口を有する容器基体１１と、この容器基体１１の開口に配置されて当該容器基体１１に気密に封着された光透過窓１５とによって構成されている。
　真空容器１０内には、半導体発光素子２０が、その表面（図１（ａ）において上面）２０ａが光透過窓１５に離間して対向するよう配置され、この半導体発光素子２０の周辺領域、具体的には、半導体発光素子２０の表面２０ａ上の領域および裏面２０ｂ上の領域以外の当該半導体発光素子２０に近接した領域には、支持基板３１上に面状の電子線放出部３２が形成されてなる電子線源３０が、当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されている。具体的には、電子線源３０は円環状の帯状体よりなり、当該電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａが半導体発光素子２０の表面２０ａと同方向を向いた姿勢すなわち真空容器１０の光透過窓１５を向いた姿勢で、半導体発光素子２０を取り囲むよう配置され、この状態で、支持部材３７を介して真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。半導体発光素子２０および電子線源３０は、真空容器１０の内部から外部に引き出された導電線（図示省略）を介して、真空容器１０の外部に設けられた、加速電圧を印加するための電子加速手段（図示省略）に電気的に接続されている。　また、半導体発光素子２０は、その裏面２０ｂに設けられた高熱伝導部材１６を介して、真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。
　真空容器１０における容器基体１１を構成する材料としては、石英ガラス等のガラス、アルミナ等のセラミックスなどの絶縁物を用いることができる。
　また、真空容器１０における光透過窓１５を構成する材料としては、半導体発光素子２０からの光を透過し得るものが用いられ、例えば石英ガラス、サファイアなどを用いることができる。
　また、真空容器１０の内部の圧力は、例えば１０-4～１０-6Ｐａである。
　真空容器１０の寸法の一例を挙げると、容器基体１１の外形の寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ×２０ｍｍ、容器基体１１の肉厚が２ｍｍ、容器基体１１の開口が３６ｍｍ×３６ｍｍで、光透過窓１５の寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ×２ｍｍである。
　高熱伝導部材１６を構成する材料としては、銅などの熱伝導性の高い金属やダイヤモンドなどを用いることができる。
　半導体発光素子２０は、図２に示すように、例えばサファイアよりなる基板２１と、この基板２１の一面上に形成された例えばＡｌＮよりなるバッファ層２２と、このバッファ層２２の一面上に形成された、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層２５とにより構成されている。
　この例における半導体発光素子２０は、活性層２５が真空容器１０における光透過窓１５に対向した状態で、基板２１が高熱伝導部材１６にロウ付け等で接合されている。
　基板２１の厚みは、例えば１０～１０００μｍであり、バッファ層２２の厚みは、例えば１００～１０００ｎｍである。
　また、半導体発光素子２０における活性層２５と電子線源３０との離間距離は、例えば５～１５ｍｍである。
　また、半導体発光素子２０における光が出射される表面２０ａと光透過窓１５の内面との距離は、例えば３～２５ｍｍである。
　活性層２５は、それぞれＩｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）からなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造であり、単一または複数の量子井戸層２６と単一または複数の障壁層２７とが、バッファ層２２上にこの順で交互に積層されて構成されている。
　量子井戸層２６の各々の厚みは、例えば０．５～５０ｎｍである。また、障壁層２７はその禁制帯幅が量子井戸層２６のそれよりも大きくなるように組成を選択され、一例としては、ＡｌＮを用いればよく、各々の厚みは量子井戸層２６の井戸幅より大きく設定され、具体的には、例えば１～１００ｎｍである。
　活性層２５を構成する量子井戸層２６の周期は、量子井戸層２６、障壁層２７および活性層２５全体の厚みや、用いられる電子線の加速電圧などを考慮して適宜設定されるが、通常、１～１００である。
　上記の半導体発光素子２０は、例えばＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によって形成することができる。具体的には、水素および窒素からなるキャリアガスと、トリメチルアルミニウムおよびアンモニアからなる原料ガスとを用い、サファイアよりなる基板２１の（０００１）面上に気相成長させることにより、所要の厚みを有するＡｌＮからなるバッファ層２２を形成した後、水素ガスおよび窒素ガスからなるキャリアガスと、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウムおよびアンモニアからなる原料ガスとを用い、バッファ層２２上に気相成長させることにより、所要の厚みを有するＩｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）からなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層２５を形成し、以て、半導体発光素子２０を形成することができる。
　上記のバッファ層２２、量子井戸層２６および障壁層２７の各形成工程において、処理温度、処理圧力および各層の成長速度などの条件は、形成すべきバッファ層２２、量子井戸層２６および障壁層２７の組成や厚み等に応じて適宜に設定することができる。
　また、ＩｎＡｌＧａＮよりなる量子井戸層２６を形成する場合には、原料ガスとして、上記のものに加えてトリメチルインジウムを用い、処理温度をＡｌＧａＮよりなる量子井戸層２６を形成する場合よりも低く設定すればよい。
　また、半導体多層膜の形成方法は、ＭＯＣＶＤ法に限定されるものではなく、例えばＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）なども用いることができる。
　図３に示すように、電子線源３０における電子線放出部３２は、多数のカーボンナノチューブが支持基板３１上に支持されることによって形成されており、電子線源３０にとける支持基板３１は、板状のベース３３上に固定されている。また、電子線源３０の電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａの上方には、当該電子線放出部３２から電子を放出するための網状の引き出し電極３５が当該電子線放出部３２に離間して対向するよう配置され、この引き出し電極３５は、電極保持部材３６を介してベース３３に固定されている。支持基板３１および引き出し電極３５は、真空容器１０の内部から外部に引き出された導電線（図示省略）を介して、真空容器１０の外部に設けられた電子線放出用電源５１に、引き出し電極３５が正極、支持基板３１が負極となるよう電気的に接続されている。
　電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａの面積は、半導体発光素子２０における電子線が入射される表面２０ａの面積より大きいことが好ましい。具体的には、半導体発光素子２０における電子線が入射される表面２０ａの面積をＳ1 とし、電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａの面積をＳ2 としたとき、比Ｓ2 ／Ｓ1 が６以上であることが好ましく、より好ましくは１０～３０である。
　図４は、電子線放出部３２から放射される電子の放射量が１０ｍＡ／ｃｍ2 、半導体発光素子２０の電力効率が２０％の条件で、電子線源３０から半導体発光素子２０に電子線を照射した場合において、比Ｓ2 ／Ｓ1 と１Ｗの光の出力を得るために必要な加速電圧との関係を示すグラフである。この図から明らかなように、１Ｗの光の出力を得るために必要な加速電圧は、比Ｓ2 ／Ｓ1 に反比例しており、半導体発光素子２０の表面２０ａの面積Ｓ1 に対する電子線放出部３２の表面３２ａの面積Ｓ2 の比Ｓ2 ／Ｓ1 が大きい程、加速電圧を低く設定することができる。これは、電子線放出部３２から放射された電子線の電子密度が、半導体発光素子２０の表面２０ａに入射されるときに、比Ｓ2 ／Ｓ1 に比例して高くなるためであると考えられる。
　電子線源３０の寸法の一例を挙げると、支持基板３１の外径が２５ｍｍ、内径が１９ｍｍ、厚みが０．１ｍｍ、電子線放出部３２の外径が２４ｍｍ、内径が２０ｍｍ、厚みが０．０２ｍｍ、電子線放出部３２における電子線が放射される面の面積が１３８ｍｍ2 である。
　支持基板３１を構成する材料としては、鉄、ニッケル、コバルト、クロムのいずれかを含む金属材料などを用いることができる。
　支持基板３１上にカーボンナノチューブよりなる電子線放出部３２を形成する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば表面に金属触媒層が形成された支持基板３１を加熱し、ＣＯやアセチレン等のカーボンソースガスを供給することにより、支持基板３１の表面に形成された金属触媒層上にカーボンを堆積してカーボンナノチューブを形成する熱ＣＶＤ法、アーク放電法等によって形成されたカーボンナノチューブの粉体および有機バインダーが液状媒体中に含有されてなるペーストを調製し、このペーストをスクリーン印刷によって支持基板３１の表面に塗布して乾燥するスクリーン印刷法などを好適に用いることができる。
　また、引き出し電極３５を構成する材料としては、鉄、ニッケル、コバルト、クロムのいずれかを含む金属材料などを用いることができる。
　上記の電子線励起型光源においては、電子線源３０と引き出し電極３５との間に電圧が印加されると、当該電子線源３０における電子線放出部３２から引き出し電極３５に向かって電子が放出され、この電子は、半導体発光素子２０と電子線源３０との間に印加された加速電圧によって、半導体発光素子２０に向かって加速されながら進み、電子線として半導体発光素子２０の表面２０ａすなわち活性層２５の表面に入射される。そして、半導体発光素子２０においては、電子線が入射されることによって活性層２５の電子が励起され、これにより、当該半導体発光素子２０における電子線が入射された表面２０ａから紫外線などの光が放射され、真空容器１０における光透過窓１５を介して当該真空容器１０の外部に出射される。
　以上において、電子線放出部３２から放射される電子の放射量は２５ｍＡ／ｃｍ2 以下であることが好ましく、より好ましくは１～１５ｍＡ／ｃｍ2 、特に好ましくは５～１０ｍＡ／ｃｍ2 である。電子の放射量が２５ｍＡ／ｃｍ2 を超える場合には、電子線源３０に印加される電圧を相当に高くすることが必要となり、その結果、電子線源３０が発熱にして早期に故障が生じる、という問題が生じることがある。また、電子線の放射量が過小である場合には、半導体発光素子２０の表面２０ａに十分な量の電子線が照射されず、高い光の出力を得ることが困難となることがある。
　また、電子線源３０と引き出し電極３５との間に印加される電圧は、１～５ｋＶであることが好ましい。この電圧が過小である場合には、電子線放出部３２から放射される電子線の電子密度が小さく、高い光の出力を得ることが困難となることがある。一方、この電圧が過大である場合には、電子線源３０が発熱して早期に故障が生じるおそれがある。
　また、電子線の加速電圧は、６～１２ｋＶであることが好ましい。加速電圧が過小である場合には、電子線放出部３２から放出される電子が十分に加速されず、高い光の出力を得ることが困難となることがある。一方、加速電圧が過大である場合には、半導体発光素子２０からＸ線が発生しやすくなり、また、電子線のエネルギーにより、半導体発光素子２０がダメージを受けやすくなるため、好ましくない。
　このような電子線励起型光源によれば、面状の電子線放出部３２を有する、円環状の帯状体よりなる電子線源３０が、半導体発光素子２０の周辺において当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されているため、半導体発光素子２０の表面２０ａに均一に電子線を照射することができると共に、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。しかも、半導体発光素子２０における電子線源３０からの電子線が入射される表面２０ａから光が放射されるため、半導体発光素子２０の裏面２０ｂから高熱伝導部材１６を介して当該半導体発光素子２０を冷却することが可能である。従って、半導体発光素子２０を効率よく冷却することができるので、半導体発光素子２０の発光効率が低下することがなくて高い出力の光が維持される。
　また、電子線放出部３２から放射される電子の放射量が２５ｍＡ／ｃｍ2 以下とされることにより、電子線源３０に印加される電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。
　また、電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａの面積が、半導体発光素子２０における電子線が入射される表面２０ａの面積より大きいことにより、電子線放出部３２から放射された電子線は、その電子密度が半導体発光素子２０の表面２０ａに入射されるときに高いものとなるため、加速電圧を高くすることなしに一層高い光の出力が得られる。
〈第２の実施の形態〉
　図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。
　この電子線励起型光源においては、半導体発光素子２０の周辺領域には、それぞれ支持基板３１上に面状の電子線放出部３２が形成されてなる複数（図示の例では４つ）の電子線源３０が、当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されている。具体的には、電子線源３０の各々は部分円環状の帯状体よりなり、当該電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａが半導体発光素子２０の表面２０ａと同方向を向いた姿勢すなわち真空容器１０の光透過窓１５を向いた姿勢で、半導体発光素子２０を中心とする円に沿って当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置され、この状態で、支持部材３７を介して真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。
　その他の具体的な構成は、第１の実施の形態に係る電子線励起型光源と同様である。
　このような電子線励起型光源によれば、面状の電子線放出部３２を有する、部分円環状の帯状体よりなる複数の電子線源３０が、半導体発光素子２０の周辺において当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されているため、半導体発光素子２０の表面２０ａに均一に電子線を照射することができると共に、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。しかも、半導体発光素子２０における電子線源３０からの電子線が入射される表面２０ａから光が放射されるため、半導体発光素子２０の裏面２０ｂから高熱伝導部材１６を介して当該半導体発光素子２０を冷却することが可能である。従って、半導体発光素子２０を効率よく冷却することができるので、半導体発光素子２０の発光効率が低下することがなくて高い出力の光が維持される。
〈第３の実施の形態〉
　図６は、本発明の第３の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。
　この電子線励起型光源においては、真空容器１０内における容器基体１１の底壁の内面に、半導体発光素子２０が、その表面（図６（ａ）において上面）２０ａが光透過窓１５に離間して対向するよう配置され、この半導体発光素子２０の周辺領域には、それぞれ矩形の支持基板３１上に矩形の面状の電子線放出部３２が形成されてなる複数（図示の例では２つ）の電子線源３０が、当該半導体発光素子２０を挟んだ位置に配置されている。具体的に説明すると、電子線源３０の各々における電子線放出部３２は、多数のカーボンナノチューブが支持基板３１上に支持されることによって形成され、電子線源３０の各々における支持基板３１は、板状のベース３３上に固定されており、各ベース板３３が、容器基体１１における互いに対向する２つの側壁の内面に固定されることにより、電子線源３０の各々が、半導体発光素子２０を挟んだ位置において電子線放出部３２が互いに対向するよう配置されている。その他の具体的な構成は、第１の実施の形態に係る電子線励起型光源と同様である。
　このような電子線励起型光源によれば、面状の電子線放出部３２を有する、複数の電子線源３０が、半導体発光素子２０の周辺において当該半導体発光素子２０を挟んだ位置に配置されているため、半導体発光素子２０の表面２０ａに均一に電子線を照射することができると共に、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。しかも、半導体発光素子２０における電子線源３０からの電子線が入射される表面２０ａから光が放射されるため、半導体発光素子２０の裏面２０ｂから当該半導体発光素子２０を冷却することが可能である。従って、半導体発光素子２０を効率よく冷却することができるので、半導体発光素子２０の発光効率が低下することがなくて高い出力の光が維持される。　　　
〈第４の実施の形態〉
　図７は、本発明の第４の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。
　この電子線励起型光源は、内部が負圧の状態で密閉された外形が直方体状の真空容器１０を有し、この真空容器１０は、一面（図７（ａ）において上面）に開口を有する容器基体１１と、この容器基体１１の開口に配置されて当該容器基体１１に気密に封着された光透過窓１５とによって構成されている。
　真空容器１０内には、半導体発光素子２０が、その表面（図７（ａ）において上面）２０ａが光透過窓１５に離間して対向するよう配置され、この半導体発光素子２０の周辺領域、具体的には、半導体発光素子２０の表面２０ａ上の領域および裏面２０ｂ上の領域以外の当該半導体発光素子２０に近接した領域には、支持基板３１上に面状の電子線放出部３２が形成されてなる電子線源３０が、当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されている。具体的には、電子線源３０は円環状の帯状体よりなり、当該電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａが半導体発光素子２０の表面２０ａと同方向を向いた姿勢すなわち真空容器１０の光透過窓１５を向いた姿勢で、半導体発光素子２０を取り囲むよう配置され、この状態で、支持部材３７を介して真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。半導体発光素子２０および電子線源３０は、真空容器１０の内部から外部に引き出された導電線を介して、真空容器１０の外部に設けられた、加速電圧を印加するための電子加速手段５０に、半導体発光素子２０が正極、電子線源３０が負極となるよう電気的に接続されている。また、半導体発光素子２０は、その裏面２０ｂに設けられた高熱伝導部材１６を介して、真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。　真空容器１０、半導体発光素子２０および電子線源３０の具体的な構成は、第１の実施の形態に係る電子線励起型光源と同様である。
　そして、半導体発光素子２０に対して電子線源３０より外方の位置には、電子線源３０から放射された電子線の軌道を半導体発光素子２０における光が放射される表面２０ａに向かって指向させる電界制御用電極４０が配置されている。具体的には、電界制御用電極４０は、電子線源３０の外径より大きい内径を有する胴部４１と、この胴部４１に連続して形成された、先端（図７（ａ）において上端）に向かって小径となるテーパ部４２とよりなる円筒体よりなり、電子線源３０の外周を取り囲むよう配置されており、当該電界制御用電極４０の基端が、真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。電子線源３０および電界制御用電極４０は、真空容器１０の内部から外部に引き出された導電線を介して、真空容器１０の外部に設けられた電界制御用電源５２に、電子線源３０が正極、電界制御用電極４０が負極となるよう電気的に接続されている。
　この第４の実施の形態に係る電子線励起型光源においては、図８に示すように、半導体発光素子２０における電子線が入射される表面２０ａのレベルＬ１が、電子線源３０の電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａのレベルＬ２より当該半導体発光素子２０の光の放射方向（図７（ａ）および図８において上方向）に変位したレベル、すなわち半導体発光素子２０の表面２０ａの法線方向Ｘにおいて、電子線源３０の電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａより光透過窓１５に接近するよう変位したレベルとされていることが好ましく、具体的には、半導体発光素子２０における表面２０ａのレベルＬ１と、電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａのレベルＬ２との距離（変位量）ｄが２～５ｍｍであることがより好ましい。このような構成によれば、電子線放出部３２から放射される電子線の軌道を小さい電圧で容易に制御することができ、半導体発光素子２０の表面２０ａに一層高い効率で電子線を入射することができる。
　電界制御用電極４０を構成する材料としては、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、アルミニウム、銀、銅、チタン、ジルコニウムのいずれかを含む金属材料などを用いることができる。
　電界制御用電極４０の寸法の一例を示すと、胴部４１の内径が３４ｍｍ、軸方向の長さが１２ｍｍ、テーパ部４２の先端における内径が２８ｍｍ、軸方向の長さが３ｍｍ、胴部４１に対するテーパ部４２の傾きは例えば４５°、電界制御用電極４０を構成する円筒体の肉厚が０．３ｍｍであり、電子線源３０の電子線放出部３２における電子線が放射される面のレベルと、テーパ部４２の先端のレベルとの距離が７ｍｍである。
　上記の電子線励起型光源においては、電子線源３０と引き出し電極３５との間に電圧が印加されると、当該電子線源３０における電子線放出部３２から引き出し電極３５に向かって電子が放出され、この電子は、半導体発光素子２０と電子線源３０との間に印加された加速電圧によって、半導体発光素子２０に向かって加速されて電子線が形成されると共に、この電子線の軌道が、加速電圧および電界制御用電源５２によって電子線源３０と電界制御用電極４０との間に印加される電圧によって、半導体発光素子２０における光が放射される表面２０ａに向かって指向され、その結果、当該電子線は、半導体発光素子２０の表面２０ａすなわち活性層２５の表面に入射される。そして、半導体発光素子２０においては、電子線が入射されることによって活性層２５の電子が励起され、これにより、当該半導体発光素子２０における電子線が入射された表面２０ａから紫外線などの光が放射され、真空容器１０における光透過窓１５を介して当該真空容器１０の外部に出射される。
　以上において、電子線放出用電源５１によって電子線源３０と引き出し電極３５との間に印加される電圧は、１～５ｋＶであることが好ましい。
　また、電子加速手段５０によって印加される電子線の加速電圧は、６～１２ｋＶであることが好ましい。
　また、電界制御用電源５２によって電子線源３０と電界制御用電極４０との間に印加される電圧は、例えば－２～２ｋＶである。
　また、電子線放出部３２から放射される電子の放射量は２５ｍＡ／ｃｍ2 以下であることが好ましく、より好ましくは１～１５ｍＡ／ｃｍ2 、特に好ましくは５～１０ｍＡ／ｃｍ2 である。
　このような電子線励起型光源によれば、電界制御用電極４０によって、電子線源３０から放射された電子線の軌道を半導体発光素子２０における光が放射される表面２０ａに向かって指向させることができるので、半導体発光素子２０の表面２０ａに高い効率で電子線を入射することができ、これにより、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。しかも、半導体発光素子２０における電子線源３０からの電子線が入射される表面２０ａから光が放射されるため、半導体発光素子２０の裏面２０ｂから高熱伝導部材１６を介して当該半導体発光素子２０を冷却することが可能である。従って、半導体発光素子２０を効率よく冷却することができるので、半導体発光素子２０の発光効率が低下することがなくて高い出力の光が維持される。
　また、電子線源３０が、面状の電子線放出部３２を有する円環状の帯状体よりなり、当該電子線源３０が、半導体発光素子２０の周辺において当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されているため、半導体発光素子２０の表面２０ａに均一に電子線を照射することができる。
　また、電子線放出部３２から放射される電子の放射量が２５ｍＡ／ｃｍ2 以下とされることにより、電子線源３０に印加される電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。
　また、電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａの面積が、半導体発光素子２０における電子線が入射される表面２０ａの面積より大きいことにより、電子線放出部３２から放射された電子線は、その電子密度が半導体発光素子２０の表面２０ａに入射されるときに高いものとなるため、加速電圧を高くすることなしに一層高い光の出力が得られる。
〈第５の実施の形態〉
　図９は、本発明の第５の実施の形態に係る電子線励起型光源における構成の概略を示す説明図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は、光透過窓を取り外した状態を示す平面図である。
　この電子線励起型光源においては、半導体発光素子２０の周辺領域には、それぞれ支持基板３１上に面状の電子線放出部３２が形成されてなる複数（図示の例では４つ）の電子線源３０が、当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されている。具体的には、電子線源３０の各々は部分円環状の帯状体よりなり、当該電子線放出部３２における電子線が放射される表面３２ａが半導体発光素子２０の表面２０ａと同方向を向いた姿勢すなわち真空容器１０の光透過窓１５を向いた姿勢で、半導体発光素子２０を中心とする円に沿って当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置され、この状態で、支持部材３７を介して真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。
　また、半導体発光素子２０に対して各電子線源３０より外方の位置には、各電子線源３０に対応して、当該電子線源３０の各々から放射された電子線の軌道を半導体発光素子２０における光が放射される表面２０ａに向かって指向させる複数の電界制御用電極４０が配置されている。具体的には、電界制御用電極４０の各々は、部分円筒体よりなり、電子線源３０の外面の曲率半径より大きい曲率半径の内面を有する胴部４１と、この胴部４１に連続して形成された、先端（図９（ａ）において上端）に向かって曲率半径が小さくなるテーパ部４２とにより構成され、半導体発光素子２０を中心とする円に沿って４つの電子線源３０を取り囲むよう配置されており、当該電界制御用電極４０の各々の基端が、真空容器１０における容器基体１１の底壁に固定されている。電子線源３０および電界制御用電極４０は、真空容器１０の内部から外部に引き出された導電線を介して、真空容器１０の外部に設けられた電界制御用電源５２に、電子線源３０が正極、電界制御用電極４０が負極となるよう電気的に接続されている。
　その他の具体的な構成は、第４の実施の形態に係る電子線励起型光源と同様である。
　このような電子線励起型光源によれば、各電界制御用電極４０によって、各電子線源３０から放射された電子線の軌道を半導体発光素子２０における光が放射される表面２０ａに向かって指向させることができるので、半導体発光素子２０の表面２０ａに高い効率で電子線を入射することができ、これにより、電子線の加速電圧を高くすることなしに高い光の出力が得られる。しかも、半導体発光素子２０における各電子線源３０からの電子線が入射される表面２０ａから光が放射されるため、半導体発光素子２０の裏面２０ｂから高熱伝導部材１６を介して当該半導体発光素子２０を冷却することが可能である。従って、半導体発光素子２０を効率よく冷却することができるので、半導体発光素子２０の発光効率が低下することがなくて高い出力の光が維持される。
　また、電子線源３０の各々が、面状の電子線放出部３２を有する部分円環状の帯状体よりなり、これらの電子線源３０が、半導体発光素子２０の周辺において当該半導体発光素子２０を取り囲むよう配置されているため、半導体発光素子２０の表面２０ａに均一に電子線を照射することができる。
〈その他の実施の形態〉
　以上、本発明の電子線励起型光源の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、以下のように種々の変更を加えることが可能である。
　本発明の電子線励起型光源においては、電子線源は、面状の電子線放射部を有するものであれば、その具体的な形状は特に限定されず、例えば矩形の板状、その他の形状であってもよい。
　また、電子線源の配置位置は、半導体発光素子の周辺であって、当該半導体発光素子の光出射面に電子線を入射することができる位置であれば、特に限定されない。例えば第３の実施の形態に係る電子線励起型光源において、電子線源３０は、図１０に示すように、半導体発光素子２０を挟んだ位置において、電子線放出部３２が半導体発光素子２０に向くよう配置されていてもよい。
　また、電子線源３０における電子線放出部３２は、カーボンナノチューブよりなるものに限定されず、 面状であれば種々の構成のものを用いることができる。
　また、電界制御用電極４０を設ける場合においては、当該電界制御用電極４０にテーパ部４２を形成することは必須のことではなく、例えば軸方向において外径および内径の各々が一様な円筒状のものであってもよい。
　また、電界制御用電極４０は、図１１に示すように、上下に分割された第１の電極部材４０ａおよび第２の電極部材４０ｂよりなるものであってもよい。このような構成の電界制御用電極４０においては、上側の第２の電極部材４０ｂが下側の第１の電極部材４０ａより大きい電圧が印加されることが好ましく、これにより、電子線源３０から放射された電子線の軌道を半導体発光素子２０における光が放射される表面２０ａに向かって確実に指向させることができ、その結果、半導体発光素子２０の表面２０ａに一層高い効率で電子線を入射することができる。
　また、電界制御電極４０は、半導体発光素子２０に対して電子線源３０より内方の位置に配置されていてもよく、 この場合には、電子線源３０に対して正となる電圧が印加される。但し、半導体発光素子２０に対して電子線を高い効率で入射することができる点で、電界制御電極４０は、半導体発光素子２０に対して電子線源３０より外方の位置に配置されていることが好ましい。
１０　真空容器
１１　容器基体
１５　光透過窓
１６　高熱伝導部材
２０　半導体発光素子
２０ａ　表面
２０ｂ　裏面
２１　基板
２２　バッファ層
２５　活性層
２６　量子井戸層
２７　障壁層
３０　電子線源
３１　支持基板
３２　電子線放出部
３２ａ　表面
３３　ベース
３５　引き出し電極
３６　電極保持部材
３７　支持部材
４０　電界制御用電極
４０ａ　第１の電極部材
４０ｂ　第２の電極部材
４１　胴部
４２　テーパ部
５０　電子加速手段
５１　電子放出用電源
５２　電界制御用電源
８０　真空容器
８１　光透過窓
８２　半導体発光素子
８３，８４　光反射部材
８５　レーザー構造体
８６　電子線源
８７　電子加速手段

Claims (11)

  1. 　電子線源と、この電子線源から放射された電子線によって励起される半導体発光素子とを備えてなる電子線励起型光源において、
    　前記電子線源は、面状の電子線放出部を有し、前記半導体発光素子の周辺に配置されており、
    　前記半導体発光素子における前記電子線源からの電子線が入射される面から光が放射されることを特徴とする電子線励起型光源。
  2. 　前記電子線放出部は、カーボンナノチューブにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子線励起型光源。
  3. 　前記電子線源は、前記半導体発光素子を取り囲むよう配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子線励起型光源。
  4. 　前記電子線源は、前記半導体発光素子を取り囲む環状の帯状体よりなることを特徴とする請求項１に記載の電子線励起型光源。
  5. 　前記電子線源の複数が、前記半導体発光素子を挟んだ位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子線励起型光源。
  6. 　それぞれ部分環状の帯状体よりなる前記電子線源の複数が、前記半導体発光素子を取り囲むよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子線励起型光源。　　　　　　
  7. 　前記電子線源から放射された電子線の軌道を前記半導体発光素子における光が放射される面に向かって指向させる電界制御用電極が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子線励起型光源。
  8. 　前記半導体発光素子における電子線が入射される面のレベルが、前記電子線放出部における電子線が放射される面より当該半導体発光素子の光の放射方向に変位したレベルとされていることを特徴とする請求項７に記載の電子線励起型光源。
  9. 　前記電界制御用電極は、前記半導体発光素子に対して前記電子線源より外方の位置に配置されており、当該電子線源に対して負となる電圧が印加されることを特徴とする請求項７に記載の電子線励起型光源。
  10. 　前記電子線放出部から放射される電子の放射量が２５ｍＡ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子線励起型光源。
  11. 　前記電子線放出部における電子線が放射される面の面積が、前記半導体発光素子における電子線が入射される面の面積より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の電子線励起型光源。
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