[发明专利]一种场致电子束泵浦紫外光源

说明书

本发明公开了一种场致电子束泵浦紫外光源，所述场发射电子源包括第一电极、第二电极、n型GaN半导体层、场致发射阴极阵列及第一电源；所述场发射电子源的外延层由蓝宝石衬底向外依次为所述第二AlN缓冲层、所述n型GaN半导体层；所述第一电极与所述第二电极设置于所述n型GaN半导体层同一表面且所述第一电极与所述第二电极之间具有空隙，所述第一电极与所述第二电极无直接接触；所述场致发射阴极阵列设置于所述空隙中，且所述场致发射阴极阵列与所述n型GaN半导体层接触设置；所述场致发射阴极为具有紫外光敏特性的场致发射阴极；所述第一电极与所述第二电极分别连接于第一电源的正极与负极。本发明提高了场致电子束泵浦紫外光源的发光功率。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件领域，特别是涉及一种场致电子束泵浦紫外光源。

背景技术

随着科技的发展，紫外光源已广泛应用于杀菌消毒、水净化、微电子光刻和表面改性、生物技术与生化医疗、非视距保密光通讯等国民经济和国防建设领域。

现有的紫外光源多为汞灯或基于AlGaN材料发展的电注入型紫外发光二极管，但它们有各自的问题，为了克服上述问题，人们提出了基于AlGaN材料的电子束泵浦紫外光源，电子束泵浦方式实现AlGaN半导体紫外发光具有以下几个优势：泵浦对象不受半导体材料种类、掺杂类型制约，可以是本征、掺杂的单层或多层材料，也可以是低维结构半导体材料。半导体材料作为靶受到高能电子束轰击，具有很高的载流子增益，而且载流子跃迁速度快、几率也大；高能电子束的作用深度超过传统的电注入式，可以通过增加半导体器件有源层的厚度，获得更高的光输出功率。因此，电子束泵浦方式为改善AlGaN半导体紫外LED器件外量子效率，实现大功率输出创造了良好的机遇和广阔的技术空间。

但目前，基于场发射电子源泵浦实现紫外光源的技术仍然处于初级阶段，最主要的问题是其发光功率偏低，难以提高，导致上述问题的根本原因是基于场发射电子源泵浦实现紫外光源的场发射电子源电流密度小，难以提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种场致电子束泵浦紫外光源，以解决现有技术中场发射电子源电流密度小，导致其发光功率偏低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种场致电子束泵浦紫外光源，所述场发射电子源包括第一电极、第二电极、n型GaN半导体层、场致发射阴极阵列及第一电源；

所述场发射电子源的外延层由蓝宝石衬底向外依次为所述第二AlN缓冲层、所述n型GaN半导体层；

所述第一电极与所述第二电极设置于所述n型GaN半导体层同一表面且所述第一电极与所述第二电极之间具有空隙，所述第一电极与所述第二电极无直接接触；

所述介质隔离层设置于所述第一电极与所述第二电极表面，且所述介质隔离层为具有开口的层，所述开口与所述空隙相对应；

所述金属栅设置于所述介质隔离层表面，且所述金属栅为具有开口的金属栅，所述开口与所述空隙相对应；

所述场致发射阴极阵列设置于所述空隙中，且所述场致发射阴极阵列与所述n型GaN半导体层接触设置；

所述场致发射阴极为具有紫外光敏特性的场致发射阴极；

所述第一电极与所述第二电极分别连接于第一电源的正极与负极。

可选地，在上述场致电子束泵浦紫外光源中，所述第一电极与所述第二电极为梳状或指状的面内有周期性图案的电极；

所述第一电极与所述第二电极构成一组叉指电极。

可选地，在上述场致电子束泵浦紫外光源中，所述叉指电极的指间距的范围为5微米至10微米，包括端点值。

可选地，在上述场致电子束泵浦紫外光源中，所述叉指电极的指宽度的范围为5微米至10微米，包括端点值。