[发明专利]检测元件、检测装置及氧浓度测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如适合作为气体检测元件或气体检测器等的检测元件、检测装置及氧浓度测试装置。

背景技术

近年来，提出有各种光学化学传感器(optical chemical sensor)的技术方案。这些传感器的商业需求较大，例如，在不希望被氧化的食品、化学药品领域，对光学氧传感器有较大的需求。而且，在半导体、生物领域等产业领域，氧检测的需求也较大。目前，作为提案的光学化学传感器的第1背景技术，有专利文献1所示的光学氧传感器。

此背景技术是使接收光并发光的有机色素化合物分散在透氧性聚合物(oxygen-permeable polymer)中的技术。利用发光亮度因氧的存在而减小的现象，根据发光亮度的变化来检测氧浓度。由于该化学传感器可反复使用，且定量的灵敏度好，因此供化学研究室所利用。

另一方面，作为一直以来广泛使用的第2背景技术，有使用颜色因氧的存在而改变的化学物质的氧传感器。其廉价而且容易制造，被用于食品包装等。

第2背景技术的氧传感器由于廉价，因此可封入食品的每个包装内使用。但是，由于灵敏度的定量性较差，因此仅仅能够判断包装的密封是否被破坏、食品是否有发生氧化的危险。而且，从上述的用途来看，也不能期待再利用，前提是单向的化学变化并仅限1次使用。而且，由于包含有机物，因此无法在高温环境下使用。

关于此点，第1背景技术虽然如上所述可反复使用且定量的灵敏度也较好，但由于包含有机物，因此无法在高温环境下使用。

专利文献1：日本专利公开公报特开2002-168783号

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在高温环境下使用的检测元件、检测装置及氧浓度测试装置。

本发明所涉及的检测元件，受激励光激励而产生与周围气氛相对应的光，以检测所述周围气氛中的预先指定的气体或液体的参数，包括：基板；以及形成在所述基板上、包含具有异质结构的阱层的化合物半导体发光元件的纳米级的结晶结构体，其中，当所述预先指定的气体或液体的分子或原子吸附在所述纳米级的结晶结构体时，该纳米级的结晶结构体在所述阱层中带隙宽度较小的结构体(材料)发生能带的畸变，该畸变跃迁能(表面上的带隙宽度)产生变化，利用因该变化而在所述阱层产生的光的强度和波长的至少其中之一的变化来表示所述气体或液体的参数。

基于此结构的检测元件，受激励光激励而发出与周围气氛相对应的光，以检测所述周围气氛中的预先指定的气体或液体的参数(例如种类、浓度、温度、湿度)。检测元件在基板上设置有采用具有异质结构(heterostructure)的阱层(well layer)的化合物半导体发光元件的纳米级的结晶结构体。所述纳米级的结晶结构体形成柱状或片(壁(wall))状，且最薄部可为纳米级。当所述化合物半导体发光元件接收所述激励光而发光时，如果所述预先指定的气体或液体(被检体)的分子或原子吸附于所述纳米级的结晶结构体，则在所述阱层中带隙(bandgap)宽度较小的结构体(材料)会发生能带的畸变，因此该畸变使跃迁能(transition energy)(表面上的带隙宽度)产生变化，因该变化而在所述阱层产生的光的强度(亮度)及波长会发生变化。利用该强度和该波长的至少其中之一的变化来检测所述气体或液体(被检体)的指定参数。

采用所述化合物半导体发光元件的所述纳米级的结晶结构体由于生长温度较高，因此可在高温环境下使用，并且对于多种气体或液体(被检体)稳定(腐蚀或变质较少)，因此可以反复使用。尤其是当利用波长来检测参数时，由于灵敏度恶化较少，因此定量性优异，而且不需要校正。

本发明所涉及的检测装置，检测预先指定的气体或液体的参数，包括：检测元件，在基板上设置有采用具有异质结构的阱层的化合物半导体发光元件的纳米级的结晶结构体；激励机构，使所述化合物半导体发光元件发光；以及检测机构，接受从所述化合物半导体发光元件发出的光，检测该光的强度和波长的至少其中之一，其中，当所述预先指定的气体或液体的分子或原子吸附在所述纳米级的结晶结构体时，该纳米级的结晶结构体在所述阱层中带隙宽度较小的结构体(材料)发生能带的畸变，该畸变使跃迁能(表面上的带隙宽度)产生变化，所述检测机构通过检测在所述阱层产生的光的强度和波长的至少其中之一的变化，从而检测所述气体或液体的参数。