紫外線照射裝置的製作方法

2023-10-11 22:56:44

專利名稱：紫外線照射裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及例如具備利用了表面等離子體(surface plasmon)的半導體多層膜元件的紫外線照射裝置。
背景技術：
近年來，小型的紫外線光源的用途逐漸擴展，還開發出例如向UV硬化型噴墨印表機的應用這樣的新技術。作為紫外線光源，已知有例如使用了氮化鎵(GaN)類化合物半導體的紫外線發光二極體(LED)，並已知有通過改變構成活性層的包含鋁(Al)的GaN類化合物半導體中的Al 的組成比，能夠調整這樣的紫外線LED中的例如380nm以下的紫外線波長區域中的發光。但是，在紫外線LED中，需要由於半導體結晶中的缺陷所致的非輻射遷移、活性化能量高的例如Mg等ρ型雜質的存在而不得不成為低載流子濃度的ρ型層，由於活性層中的載流子溢出、電阻損失，外部量子效率變低，而無法實用。近年來，作為用於改善LED的發光效率的1個手法，例如，新提出了利用表面等離子體電磁聲子這樣的能量狀態(例如參照非專利文獻1)，使例如在具有量子阱構造的活性層中產生的激發子(激子)的能量移動到由銀構成的金屬層與活性層的界面中的表面等離子體，通過由此生成的表面等離子體電磁聲子的高的狀態密度，能夠抑制半導體結晶中的缺陷所致的非輻射遷移，能夠提高內部量子效率(表面等離子體效應)。進而另外，作為用於得到表面等離子體效應的技術，例如提出了在發光層上形成的半導體層上設置相對該半導體層的歐姆接觸良好的第一電極層、並且在該第一電極層上設置第二電極層，該第二電極層作為具有由包含等離子體頻率比該第一電極層高的金屬的凹凸形狀構成的周期性的構造的等離子體發生層而發揮功能(參照專利文獻1)、或者如圖 11所示在半導體發光元件40中周期性地形成由包括活性層43的半導體多層膜和P電極 47構成的多個柱狀體、並且在各柱狀體的周圍埋入由金屬構成的等離子體發生層48(參照專利文獻幻等。在

圖11中，符號41是透明襯底、42是η型接觸層、44是溢出抑制層、45是 P型接觸層、49是η電極。專利文獻1 日本專利第4130163號公報專利文獻2 日本特開2007-21似60號公報非專利文獻1 月刊顯示器2009年2月號單行本第10頁 第16頁

發明內容
然而，已知在利用表面等離子體的LED中，在紫外線波長區域的發光增強中，作為構成等離子體發生層的金屬，優選使用鋁，但在由鋁構成等離子體發生層的情況下，無法針對主要用作P型電極層構成材料的例如氮化物半導體、氧化鋅等進行良好的歐姆接觸。另外，為了從活性層(發光層)中生成的激發子向表面等離子體高效地進行能量移動，需要使活性層(發光層)以及等離子體發生層這兩者的距離接近，但在專利文獻1記載的技術中，存在在發光層與等離子體發生層之間需要P型電極層的構造上，發光層與等離子體發生層的距離例如是數百nm以上，不僅難以提高利用了表面等離子體的發光效率， 而且由於在發光層與等離子體頻率高的第二金屬層(等離子體發生層)之間存在第一電極層，所以難以使表面等離子體電磁聲子充分激發這樣的問題。另一方面，在專利文獻2記載的技術中，為了使半導體發光元件成為得到表面等離子體效應的結構，必須形成特殊的電極構造，所以存在需要複雜的製造工序這樣的問題。本發明是基於以上那樣的事情而完成的，其目的在於提供一種紫外線照射裝置， 能夠通過沒有利用pn結的簡便的構造，高效地利用表面等離子體電磁聲子，高效率地放射特定波長的紫外線。本發明提供一種紫外線照射裝置，其特徵在於在具有紫外線透過窗的真空密封的容器內，配設至少1個以上的半導體多層膜元件、和對該半導體多層膜元件照射電子束的電子束放射源而成，該半導體多層膜元件具備活性層和金屬膜，所述活性層具有基於hxAly(iai_x_yN的單一量子阱構造或者多重量子阱構造，所述金屬膜由在該活性層的上表面形成的鋁或者鋁合金的金屬粒子構成並具有該金屬粒子所構成的納米構造，其中0 < χ < 1、0 < y < 1、 x+y ^ 1,通過對所述半導體多層膜元件照射來自所述電子束放射源的電子束，經由所述紫外線透過窗向外部放射紫外線。在本發明的紫外線照射裝置中，其特徵在於構成所述金屬膜的金屬粒子具有下述式1所示的範圍的粒徑，[式1]
權利要求
1.一種紫外線照射裝置，其特徵在於在具有紫外線透過窗的真空密封的容器內，配設至少1個以上的半導體多層膜元件、 和對該半導體多層膜元件照射電子束的電子束放射源而成，該半導體多層膜元件具備活性層和金屬膜，所述活性層具有基於InxAly(}ai_x_yN的單一量子阱構造或者多重量子阱構造，所述金屬膜由在該活性層的上表面形成的鋁或者鋁合金的金屬粒子構成並具有該金屬粒子所構成的納米構造，其中0 < χ < 1、0 < y < Ux+y ^ 1， 通過對所述半導體多層膜元件照射來自所述電子束放射源的電子束，經由所述紫外線透過窗向外部放射紫外線。
2.根據權利要求1所述的紫外線照射裝置，其特徵在於 構成所述金屬膜的金屬粒子具有下述式1所示的範圍的粒徑， [式1]
3.根據權利要求2所述的紫外線照射裝置，其特徵在於從所述半導體多層膜元件放射的紫外線的波長是220 370nm的範圍內。
4.根據權利要求1 3中的任意一項所述的紫外線照射裝置，其特徵在於對所述半導體多層膜元件中的金屬膜照射來自所述電子束放射源的電子束。
5.根據權利要求1 4中的任意一項所述的紫外線照射裝置，其特徵在於在所述紫外線透過窗的內表面上配置有所述半導體多層膜元件，並且與所述半導體多層膜元件的金屬膜對向地配置有所述電子束放射源。
全文摘要
本發明提供一種能夠通過沒有利用pn結的簡便的構造，高效地利用表面等離子體電磁聲子，高效率地放射特定波長的紫外線的紫外線照射裝置。在具有紫外線透過窗的真空密封的容器內，配設至少1個以上的半導體多層膜元件、和電子束放射源而成，該半導體多層膜元件具備具有基於InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1、0＜y≤1、x+y≤1)的單一量子阱構造或者多重量子阱構造的活性層、和在該活性層的上表面形成的由鋁或者鋁合金的金屬粒子構成且具有該金屬粒子所構成的納米構造的金屬膜而成，通過對所述半導體多層膜元件照射來自所述電子束放射源的電子束，經由所述紫外線透過窗向外部放射紫外線。
文檔編號H01L33/32GK102484172SQ20108003613
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月3日 優先權日2009年8月31日
發明者岡本晃一, 川上養一, 片岡研, 羽田博成, 船戶充 申請人:優志旺電機株式會社, 國立大學法人京都大學