[发明专利]紫外线照射装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过向半导体多层膜元件照射电子束而发射紫外线的紫外线照射装置。

背景技术

最近，小型的紫外线光源的用途日益扩大，例如适用到UV硬化型喷墨打印机等的新的技术也在开发。

作为小型的紫外线光源，例如已知有使用氮化镓（GaN）类化合物半导体的紫外线光电二极管（LED）。在这种紫外线LED中，通过对包含构成活性层的铝（Al）的GaN类化合物半导体中的Al的组成比进行改变，能够调整在例如小于等于380nm的紫外线区域上的发光波长。

可是，这种紫外线LED在由半导体结晶中的缺陷引起的非辐射跃迁、和例如因为Mg等的p型杂质的活性化能量高而不得不需要低载流子浓度的p型半导体层的构成上，因为由于在活性层中产生载流子的溢出和电阻损失，致使外部量子效率降低，所以作为紫外线光源在实用化上存在问题。

另外，作为利用半导体元件的紫外线光源，已知有通过从电子束辐射源向半导体多层膜元件辐射电子束，因而使该半导体多层膜元件发光的光源（参照专利文献1）。

如果采用这种紫外线光源，因为在LED中不需要形成作为必须要素的p型半导体层，所以不会受到其品质的影响，能够得到可以辐射稳定的紫外线的紫外线光源。

但是，在上述的紫外线光源中存在以下的问题：为了让半导体多层膜元件以高效率发光，例如需要在半导体多层膜元件上照射由例如数十kV及以上的加速电压加速的电子束，由此，容易从半导体多层膜元件中发生X射线。因此，作为紫外线光源，因为需要遮挡X射线的结构，所以难以得到小型的紫外线光源。

专利文献1：专利第3667188号公报

发明内容

本发明就是基于以上那样的情况而提出的，其目的在于提供一种能够以小型并且高效率发射紫外线的紫外线照射装置。

本发明的紫外线照射装置的特征在于：在以负压状态密封内部的、具有紫外线透过窗的容器内，具备半导体多层膜元件以及向该半导体多层膜元件照射电子束的电子束辐射源。

在本发明的紫外线照射装置中优选的是，上述半导体多层膜元件具备由In_xAl_yGa_l-x-yN组成的单一量子阱结构或者多量子阱结构的活性层，其中，0≤x＜1，0＜y≤1，x+y≤1，通过来自上述电子束辐射源的电子束照射在上述半导体多层膜元件中的活性层，紫外线从该半导体多层膜元件经由上述紫外线透过窗向外部辐射。

另外，优选的是在设上述电子束的加速电压为V（kV），上述活性层的厚度为t（nm）时，满足下式（1）：

4.18×V^1.50≤t≤10.6×V^1.54    ……式（1）

另外，优选的是上述电子束的加速电压小于等于20kV。

如果采用本发明的紫外线照射装置，因为半导体多层膜元件中的活性层的厚度在和电子束的加速电压的关系中处于特定的范围，所以能够以高效率辐射紫外线，而且，因为即使电子束的加速电压低也能够得到高的效率，所以能够谋求装置的小型化。

附图说明

图1是表示本发明的紫外线照射装置一例中的构成概略的说明用剖面图。

图2是表示图1所示的紫外线照射装置中的半导体多层膜元件的结构的说明用剖面图。

图3是表示在半导体多层膜元件中的活性层的结构的说明用剖面图。

图4是表示涉及紫外线照射装置C的电子束的加速电压和发光效率的关系的发光效率曲线图。

图5是表示涉及紫外线照射装置A~紫外线照射装置E的电子束的加速电压和发光效率的关系的发光效率曲线图。

图6是表示涉及图5所示的曲线a~曲线e中的点P₁以及P₂的电子束的加速电压、活性层的厚度的关系的曲线图。

图7是表示涉及紫外线照射装置C、紫外线照射装置F以及紫外线照射装置G的电子束的加速电压和发光效率的关系的发光效率曲线图。

图8是表示在本发明的紫外线照射装置的其它例子中的结构概略的说明图，（A）是剖面图，（B）是从电子束辐射源一侧看的平面图。

符号说明

10：紫外线照射装置；11：真空容器；12：容器基体；13：紫外线透过窗；15：电子束辐射源；20：半导体多层膜元件；21：衬底；22：缓冲层；25：活性层；26：量子阱；27：阻挡层。

具体实施方式

以下详细说明本发明的实施方式。