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    公开号:WO1989008329A1
    申请号:PCT/JP1989/000216
    申请日:1989-03-02
    公开日:1989-09-08
    发明作者:Minoru Yoshinaka；Eizou Asakura；Mitsumasa Oku；Motoi Kitano；Hideyuki Yoshida
    申请人:Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.；
    IPC主号:H01L31-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] 光導電素子
    [0004] 技術分野
    [0005] 本発明は、 光導電素子に関する。 さらに詳しくは、 テ ト ラボ ッ ド状酸化亜鉛ゥ イ ス力 を用いた高感度の画期的る光導電素 子に関する。 本発明の応用分野は広く 、 ホ ト リ レ - ，紫外線検 出素子 ，小形電動機の速度制御 ，音量調整 ， 血液脈波測定 ど に及ぶ。
    [0006] 背景技術
    [0007] 従来、 光導電素子と しては、 GdSを単結晶の形で利用するほ か、 蒸着薄膜の形でも利用するが、 ¾かでも焼結体と して最も 広く利用されてきた。 それ以外にも、 ZnS ,CdSe ,(JaAs ,Si， Ge ,PbS , InSb , Se , CdTe ,PbSe ,PbTe , Sb2S5 , PbO , ZnO 等が用いられてきている。 さらに、 光導電性を向上させるため に、 Ag ,Cu tC£ ,Ga， Sb等を添加する場合が多かつた。
    [0008] 前記従来の光導電素子においては、 長時間光を照射し続けた 場合に素子が劣化して、 抵抗値が変化する傾向が大き く、 信頼 性の面で問題があつた。
    [0009] さらには、 さらに光感応性の強い光導電素子が広く望まれて いた。
    [0010] 発明の開示
    [0011] 本発明は、 核部と、 この核部から異なる 4軸方向に伸びた針 状結晶部からなるテト ラポッ ド状酸化亜鉛ゥ イ ス力 — （第 1 図 および第 2図にその一例を示す ）を集合して光導電素子の受光 部を構成する。
    [0012] ここで、 針状結晶部の基部の径が 0 .7〜 1 4 / 111 でぁ ]9、 前 記針状結晶の基部から先端までの長さが 3 〜 2 0 0 ^ m である 場合に特に極立つた効果が得られる。
    [0013] 本発明の光導電素子は、 針状の酸化亜鉛単結晶 （ X線回折に よ！）確認される ）の集合体と るため、 当然ながら非常に高感 度で劣化の少ない光導電素子が実現されると考えられている。
    [0014] また、 テト ラポッ ド状酸化亜鉛を集合するため、 必然的にそ の空孔率が高くな ]9、 さらには、 酸化亜鉛ゥ イ ス力一が透明な 単結晶であることとあいま つて、 光が素子の深部まで入射しゃ すく （散乱が少な く ）る ] 、 高い感度を与えるものと考えられ 。
    [0015] 図面の簡単な説明
    [0016] 第 1 図および第 2図は本発明の光導電素子に用いる酸化亜鉛 ウ イス カ -の結晶構造を示す電子顕微鏡写真である。 第 3図は 本発明の一実施例を示す光導電素子の平面図、 第 4図は同光導 電素子の断面図である。 第 5図は各種の光導電素子の抵抗変化 率特性図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0017] 以下に実施例を用いて具体的に説明する。
    [0018] (実施例 1 )
    [0019] 金属亜鉛粉末を水共存下で乳鉢式擂潰機で擂潰処理した後、 水中に 3日間放置し、 その後乾燥してア ミ ナ製るつぼに入れ 1 O O o °cの炉内へ入れて 1時間熱処理してテト ラポッ ド状酸 化亜鉛ウ イスカ -を得た。 それの針状結晶部の基部の径は平均 8 μη で、 基部から先端までの長さが平均 5 o m であった。 大部分が異 る 4軸方向に針状結晶が伸びたテ ト ラボッ ド状を 示していたが、 一部には、 テ ト ラポッ ド状ゥ イ スカ ーが壌れた と考えられる、 1 軸方向 ， 2軸方向 ， 3軸方向にそれぞれ伸び たゥ イ ス力 一が混入していた。
    [0020] このウ イ ス力 を少量、 2枚のガラス板 1 と石英ガラス板 3 の間に挾み、 ブレス圧 5 o o ^ Z ofでプレス して成形し、 厚さ 約 2 0 0 〃m にした （第 3図 ，第 4図 ）。 お、 2 ， ^はガラ ス板 1 に形成された による く し形蒸着電極、 4はテ ト ラポ ッ ド状酸化亜鉛ゥ イ スカ ーである。 次に 1 5 0 ^ Znlの圧力を 加えた状態で受光部を構成した。 この光導電素子に 300 UX の光を照射し、 印加電圧を制御して常に 3 o o mW に ¾るよう にした。 この状態で連続 1 o o o時間保存し、 その間任意に取 ]9出して 1 U X照射下における明抵抗の変化を観測した。 その 結果を第 5図に示す。 同時に比較のために試験した GdS と ZnO のそれぞれの焼結体の結果を同図に示す。 またこの素子 は高感度で照度 0.01〜1 O O O UXの変化で抵抗値が 3桁以 上変化した。
    [0021] (実施例 2 )
    [0022] 実施例 1 と同一のテ ト ラボッ ド状酸化亜鉛ゥ イ スカーに Gu を o.1 atm %添加し、 9 0 0 °Cで焼結し、 In を真空蒸着して 電極を構成した。 この素子に負荷寿命試験を課したところ、 実 施例 1 と同様に優れた特性を示し、 抵抗変化率 （ 1 o o o時間 後 ）は 1 2 %であ った。 またこの素子は高感度で、 照度 Οβ01 1 o O O U Xの変化で抵抗値が 3桁以上変化した。
    [0023] (実施例 3 )
    [0024] 基部の径の平均が O . T /ί ΐη よ！）小さ く、 基部から先端までの 長さが 3 よ 小さる微細なテ ト ラポッ ド状ゥ イ スカ ーを用 いて実施例 1 と同様の評価を実施したところ、 この大きさから 急に感度が悪ぐな 、 抵抗値変化が 2桁台まで落ちた。
    [0025] 比較例
    [0026] 一般試薬 （関東化学社製 ）の酸化亜鉛粉末 （粒状、 平均粒径 約 1 in ) を用いて実施例 1 と同様の評価を試みたが、 光感応 性が全く認められず、 比較評価に至らなかった。
    [0027] 以上の実施例ではテト ラポッ ド状ゥ イ ス力 の寸法が比較的 椾つた例で示したが、 あえて分布させて適切 ¾光導電素子が得 られるのは勿論のことである。
    [0028] 電極材料としては他に、 錫 ，亜鉛 ，金 ，銀 ，銅 ，鉄 ， ニッケ ノレ ， ク ロム ノレ ト ， リ チウ ム ， ベ リ リ ウ ム ， ナ ト リ ウ ム ， マグネシウ ム ， チ タ ン 《ナジゥ ム ， マ ンガ ン ， ガ リ ウ ム ， ス ズ ， 了 ンチモ ン , イ ン ジウ ム ， カ ド ミ ウ ム ラ ジウ ム ， ロ ジ ゥ ム ， ノレテ -ゥ ム ， テク ネチウ ム ， モ リ ブデ ン ， ニオブ ， ジル コ ニゥ ム ， イ ッ ト リ ウ ム ， ス ト ロ ンチウ ム ， ノレビジゥ ム ， ス カ ン ジゥ ム ， カ リ ウ ム ， カノレシゥ ム ， 了ス タチ ン ， ポロ ニウ ム . ビス マス ，鉛 ， タ リ ウ ム ，水銀 ， 白金 ， イ リ ジウ ム ， ォ ス ミ ゥ 厶 ， レニウ ム ， タ ングステ ン ， タ ン タノレ ， フ ニゥ ム く リ ゥ ム ， セシウ ム ， フ ラ ンシウ ム ， ラ ジウ ム ， ラ ン タ ン ， ： よび ラ ンタ ン系元素、 アク チニウ ムおよびアク チニウ ム系元素、 ¾ どの単体あるいは複数の合金あるいは混合物を場合に応じて使 い分けることができる。
    [0029] また、 テ ト ラポッ ド状酸化亜鉛に、 Ag，Cu ，G ， (Ja ，Sb時に は前記電極材料を含めて、 一種類または複数種類微量添加する ことによ ] 各種特性の改善を図ることができる。 添加量は、 1 種類の添加物につき o〜 i o atm の範囲で添加され、 特に o .05〜 o .5 atm が有効であ！）、 過度の添加は暗電流を増 加させ、 寿命特性を悪化させる傾向がある。
    [0030] その他、 他の光導電物質と適当に混合して利用することによ り、 特性の改善が可能である。
    [0031] また、 テ ト ラポッ ド状酸化亜鉛ゥ イ スカ ーに、 A や Li等を 添加あるいはドープすることによ ゥ イ ス力 —の抵抗値を変化 させることができる。
    [0032] 電極系は、 酸化スズ ，酸化イ ン ジウ ム ，金な.どの透明導電膜 を用いたサ ン ドィ ッチ型 ， プレーナ型 ， く し型 ，積層型 どを 用いる。
    [0033] 受光面に関しては構造上小面積から限 る く大面積のものま で適用でき、 さらに任意の形状はもとよ 、 任意の 3次元的凹 凸をも つた光導電素子が提供できる。
    [0034] さらにテ ト ラポッ ド状針状結晶の基部から先端までの長さが 3 ~2 00 mの範囲のゥ ィ ス カ ^"が高感度で安定性の高い光 導電特性を示すが、 長さの範囲はこれに限定するものではない。 と ] わけ、 基部から先端までの長さが 5 0〜 1 s o m のテ ト ラボッ ド状ゥ イ スカ ーが、 特性面、 ゥ イ スカ ーの壌れにくさ、 ハ ン ドリ ングの仕易さ、 それにコ ス ト面から最も好ま しい。
    [0035] —方、 テ ト ラポッ ド状針状結晶部の基部の径が O.ァ〜 1 4〃m « の範囲のウ イス カ が高感度で安定性の高い光導電特性を示す が、 径の大きさの範囲はこれに限定するものでは い。 と ]9わ け基部の径が 2〜"！ O μ τα のテト ラポッ ド状ゥ イ ス力一が特性 面、 ゥイ スカ ーの壌れにくさ、 ハン ドリ ングの仕易さ、 コ ス ト 5 等の面から最も好ま しい。
    [0036] 受光部の厚さは、 感度やバイ アス電圧の大きさ、 それに適用 目的に従って設計される。 また、 受光部の厚さは成形プレス圧 に依存するが、 成形プレス圧は、 テト ラポッ ド状ゥ イ スカ ーの 大きさ等を考慮しながら、 テト ラポッ ド状ゥ イ ス力一が完全に Ί Ο 壌れ い範囲で設定される。
    [0037] 産業上の利用可能性
    [0038] 本発明は、 従来と全く異なったテト ラポッ ド状酸化亜鉛ゥ ィ スカ ー単結晶を集合して光導電素子を構成したため、 高感度で 高信頼性の光導電素子を提供できることとな ）、 高性能で、 汎
    [0039] 1 5 用性の高い光導電素子が強く求められている昨今、 その産業性 大なるものである。
    [0040] 20
    [0041] 25
    权利要求:
    Claims
    • 請 求 の 範 囲
    1 - 核部と、 この核部から異なる 4軸方向に伸びた針状結晶部 から ¾るテト ラポッ ド状酸化亜鉛ウ イス カ 一を集合して受光部 と した光導電素子。
    5 2 . 請求の範囲第 1 項において、 酸化亜鉛ウ イス カ -の針状結 晶部の基部の径が Ο.ΊΓ ~ 1 ytzm であ 、 前記針状結晶部の基 部から先端までの長さが3〜 2 o o ^m である光導電素子。 0
    S
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    KR900701048A|1990-08-17|
    JP2591031B2|1997-03-19|
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    DE68909732T2|1994-02-03|
    EP0364597B1|1993-10-06|
    US5091765A|1992-02-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-09-08| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1989-09-08| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-11-02| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989903245 Country of ref document: EP |
    1990-04-25| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989903245 Country of ref document: EP |
    1993-10-06| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989903245 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63051891A|JP2591031B2|1988-03-04|1988-03-04|光導電素子|
    JP63/51891||1988-03-04||KR89702035A| KR950007487B1|1988-03-04|1989-03-02|광전도 소자|
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