(57)【要約】【課題】  新規な構成を有する紫外光源を提供する。【解決手段】  電子線を放出する電子線放出部と、電子線放出部から放出された電子線が入射する位置に配置された岩塩構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）発光層、または、Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．４５≦ｙ＋ｚ＜１、０＜ｘ≦０．５５）発光層とを有する紫外光源を提供する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を放出する電子線放出部と、
前記電子線放出部から放出された電子線が入射する位置に配置された岩塩構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）発光層、または、Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．４５≦ｙ＋ｚ＜１、０＜ｘ≦０．５５）発光層と
を有する紫外光源。
【請求項２】
前記岩塩構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）発光層、または、前記Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．４５≦ｙ＋ｚ＜１、０＜ｘ≦０．５５）発光層は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、またはＬｉＦで形成された基板上に配置されている請求項１に記載の紫外光源。
【請求項３】
前記電子線放出部は、電子線源として、カーボン系材料を含む請求項１または２に記載の紫外光源。
【請求項４】
前記岩塩構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）発光層、または、前記Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．４５≦ｙ＋ｚ＜１、０＜ｘ≦０．５５）発光層は、前記電子線放出部から放出された電子線の照射により、波長１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの光を発光する請求項１〜３のいずれか１項に記載の紫外光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線励起真空紫外発光測定装置用の校正用標準試料として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）結晶を用いることが知られている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１の記載によれば、電融法で育成した酸化マグネシウム単結晶に電子線を照射することにより、波長が１７０ｎｍ〜２００ｎｍの発光が得られる。
【０００３】
しかし電子線励起で得られるＭｇＯ結晶からの発光は、光源として利用するには発光強度が微弱である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３２２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、新規な構成を有する紫外光源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、電子線を放出する電子線放出部と、前記電子線放出部から放出された電子線が入射する位置に配置された岩塩構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）発光層、または、Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．４５≦ｙ＋ｚ＜１、０＜ｘ≦０．５５）発光層とを有する紫外光源が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、新規な構成を有する紫外光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実験に使用したサンプルの概略を示す断面図である。
【図２】図２は、ＭｇＯ基板５１及びＭｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２のＲＨＥＥＤ像である。
【図３】図３Ａは、サンプルのＭｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２からのＣＬスペクトルを示すグラフであり、図３Ｂは、ＣＬスペクトルのピーク波長と半値幅をまとめた表である。
【図４】図４Ａは、バンドギャップエネルギー及びＣＬピークエネルギーのＺｎ組成ｘ依存性を示すグラフであり、図４Ｂは、Ｚｎ組成ｘとＣＬピークエネルギーＥｐｅａｋの関係を示す数値データを示す表である。
【図５】図５は、第２実験に使用したサンプルの概略を示す断面図である。
【図６】図６は、第２実験のサンプルの第１ＭｇＺｎＯ層５３、第２ＭｇＺｎＯ層５４からのＣＬスペクトルを示すグラフである。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、及び、ＣａＯの格子定数とバンドギャップエネルギーを示すグラフ及び表である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、第１実施例による紫外光源を示す概略的な断面図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、それぞれ電子線源１５として、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、ナノダイヤモンドを利用した場合の概略図である。
【図１０】図１０は、第２実施例による紫外光源を示す概略的な断面図である。
【図１１】図１１は、基板材料の物性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本願発明者の行った第１実験及び第２実験について説明する。なお、以下の実験においては、結晶製造方法として分子線エピタキシー(molecular beam epitaxy; MBE)法を用いる。
【００１０】
図１は、第１実験に使用したサンプルの概略を示す断面図である。
【００１１】
サンプルは、ＭｇＯ（１００）基板５１、及びＭｇＯ基板５１上に形成されたＭｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２を含んで構成される。Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２は、ＭｇＯ（１００）基板５１上に、成長温度３００℃で、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＯラジカルをそれぞれ分子線で供給し、厚さ約２００ｎｍに成長した。実験においては、Ｍｇ及びＺｎの供給量を異ならせ、複数のサンプルを作製した。なおＺｎ組成ｘが０のとき、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２はＭｇＯ層となる。この場合にはＺｎの供給なしで、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２を成長する。
【００１２】
図２に、ＭｇＯ基板５１及びＭｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２の反射高速電子回折(reflection high energy electron diffraction; RHEED)像を示す。図２には上段から順に、ＭｇＯ基板５１表面、ｘ＝０、ｘ＝０．２０、ｘ＝０．３９のときのＭｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２表面のＲＨＥＥＤパターンを示した。左欄は［１００］方向、右欄は［１１０］方向から電子線を入射した場合の像である。なお、結晶が２次元成長し表面が平坦なエピタキシャル成長（単結晶成長）である場合、ＲＨＥＥＤ像はストリークパターンを示し、結晶が３次元成長し表面が平坦でないエピタキシャル成長（単結晶成長）の場合、ＲＨＥＥＤ像はスポットパターンを示す。多結晶成長の場合は、ＲＨＥＥＤ像がリングパターンとなる。
【００１３】
ＭｇＯ基板、ＭｇＯ層だけでなく、本図に示すすべてのＲＨＥＥＤ像がストリークパターンを示している。このことから、ＭｇＺｎＯ層もＭｇＯ基板５１に対して、平坦性の高い２次元成長によるエピタキシャル成長をしていることがわかる。すなわち得られたＭｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２は、少なくともｘ≦０．３９の範囲で、ＭｇＯの結晶構造である岩塩構造（立方晶）を保持して成長していることがわかる。なおＭｇＯが岩塩構造であるのに対し、ＺｎＯはウルツ鉱構造（六方晶）である。
【００１４】
図３Ａは、サンプルのＭｇ１−ｘＺｎｘＯ層５２からのＣＬ(cathodeluminescence)スペクトルを示すグラフであり、図３Ｂは、ＣＬスペクトルのピーク波長と半値幅をまとめた表である。
【００１５】
ＭｇＺｎＯ（ｘ＝０．０２、ｘ＝０．０５、ｘ＝０．２０、及び、ｘ＝０．３９のスペクトル参照）からの発光は、ＭｇＯ（ｘ＝０．０のスペクトル参照）からの発光に比べ強度が高い。たとえばピーク強度で１０倍程度である。Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯにおいて、Ｚｎ組成ｘ＞０とすることで、発光強度を著しく向上させられることがわかる。またＺｎ組成ｘの増加とともに、発光波長が長波長側にシフトすることもわかる。
【００１６】
図４Ａに、バンドギャップエネルギー及びＣＬピークエネルギーのＺｎ組成ｘ依存性を示す。ＲＳは岩塩構造(rocksalt)、ＷＺはウルツ鉱構造(wurtzite)を表す。またバンドギャップエネルギーを実線で示し、円形、菱形のプロットで、それぞれ岩塩構造Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯのＣＬピークエネルギー、ウルツ鉱構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯのＰＬピークエネルギーを示す。なお円形及び菱形のプロットは、本願発明者による実験（第１実験）で得られたものであるが、バンドギャップエネルギーを示す実線は、公知の資料(Semicond. Sci. Technol. 20 (2005) “Pulsed laser deposition of thin films and superlattices based on ZnO”by Akira Ohtomo and Atsushi Tsukazaki のFigure 8)に基づいて作成したものである。本願発明者の実験で得られた数値データ（岩塩構造Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯのＺｎ組成ｘとＣＬピークエネルギーＥｐｅａｋの関係を示す数値データ）を、図４Ｂにまとめた。
【００１７】
本願発明者が、最小二乗法を用いて２次の近似式を求めたところ、岩塩構造（ＲＳ）Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯのバンドギャップエネルギーｙ（実線で図示）は、以下の式（１）
2016132690.tif 000003
で与えられ、岩塩構造（ＲＳ）Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯのＣＬピークエネルギーｙ（点線で図示する、円形プロットの近似式）は、以下の式（２）
2016132690.tif 000004
で与えられることがわかった。
【００１８】
図４Ａから明らかなように、ウルツ鉱構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ結晶においては、ＰＬピークエネルギーとバンドギャップエネルギーの値がほぼ一致している。これに対し、岩塩構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ結晶においては、ＣＬピークエネルギーとバンドギャップエネルギーに大きな乖離がある。これはサンプルのＭｇＺｎＯ層のＣＬ発光のオリジンが、バンド端発光ではなく、Ｚｎによる等電子トラップによる発光であるためと考えられる。また等電子トラップを利用した発光であるために、不純物レベルの微量のＺｎ添加から組成レベルのＺｎ添加まで高効率の発光に寄与し、ＭｇＯ結晶に比べ、発光強度が格段に増加したものと考えられる（図３Ａ参照）。
【００１９】
式（１）、（２）より、Ｚｎ組成ｘが０．５５以上となる範囲においては、ＣＬピークエネルギーとバンドギャップエネルギーがほぼ等しくなると予測される。すなわち、０．５５≦ｘであるＭｇ１−ｘＺｎｘＯ結晶においては、Ｚｎは等電子トラップではなく、組成としてのみ働くものと考えられる。したがって、ＭｇＺｎＯ結晶においてＺｎの等電子トラップを利用した高効率の発光を得るためには、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯのＺｎ組成ｘが、０＜ｘ＜０．５５である必要があるであろう。このとき、岩塩構造を有するＭｇＯ結晶にＺｎが添加されたＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）結晶は、バンドギャップエネルギーより０．１ｅＶ以上小さいエネルギー、たとえば０．１ｅＶ〜１．４ｅＶ程度、低エネルギー側で発光すると考えられる。
【００２０】
本願発明者の行った第１実験及びその考察から、Ｚｎ組成ｘが、０＜ｘ＜０．５５である岩塩構造ＭｇＺｎＯ結晶は、ＭｇＯ結晶に比べ、ＣＬ発光強度が著しく高いということがいえる。また、図３Ａ及び図３Ｂに示したデータから、０＜ｘ＜０．５５のＺｎ組成範囲において、電子線励起により、ピーク波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍの発光が可能となるであろう。更に、発光スペクトルの裾を勘案すると、波長１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの発光が得られるといえるであろう。発光波長は、Ｚｎ組成ｘにより制御可能である。
【００２１】
次に、第２実験について説明する。
【００２２】
図５は、第２実験に使用したサンプルの概略を示す断面図である。
【００２３】
第２実験のサンプルは、ＭｇＯ（１００）基板５１、及びＭｇＯ基板５１上に順に形成された第１ＭｇＺｎＯ層５３、第２ＭｇＺｎＯ層５４を含んで構成される。第１ＭｇＺｎＯ層５３は、Ｚｎ組成０．０１のＭｇ０．９９Ｚｎ０．０１Ｏ（１００）層であり、第２ＭｇＺｎＯ層５４は、Ｚｎ組成０．３９のＭｇ０．６１Ｚｎ０．３９Ｏ（１００）層である。
【００２４】
第１ＭｇＺｎＯ層５３及び第２ＭｇＺｎＯ層５４は、ＭｇＯ基板５１上に、成長温度３００℃で、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＯラジカルをそれぞれ分子線で供給して形成した。Ｍｇビーム量及びＺｎビーム量を調整し、第１ＭｇＺｎＯ層５３のＺｎ組成を０．０１、第２ＭｇＺｎＯ層５４のＺｎ組成を０．３９とした。第１、第２ＭｇＺｎＯ層５３、５４の厚さは、ともに約２００ｎｍである。
【００２５】
図６に、第２実験のサンプルの第１ＭｇＺｎＯ層５３（ｘ＝０．０１）、第２ＭｇＺｎＯ層５４（ｘ＝０．３９）からのＣＬスペクトルを示す。第１ＭｇＺｎＯ層５３からは、ピーク波長約１９５ｎｍの発光が、第２ＭｇＺｎＯ層５４からは、ピーク波長約２５０ｎｍの発光が観測された。
【００２６】
第２実験から、Ｚｎ組成ｘの異なるＭｇＺｎＯ層を積層することにより、複数波長の発光（発光波長の複数選択及び広帯域化）が可能であることがわかる。ＭｇＺｎＯ層からの発光の強度は、層の厚さで変化させることができるため、第１、第２ＭｇＺｎＯ層５３、５４の厚さによって、各層５３、５４からの発光の強度比を調整することが可能である。
【００２７】
図７Ａ及び図７Ｂに、ＩＩ族酸化物（ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ）の格子定数とバンドギャップエネルギーを示す。図７Ａは、格子定数を横軸に、バンドギャップエネルギーを縦軸にとった座標上に、図７Ｂの表の値をプロットしたものである。なお本来、ＭｇＯ及びＣａＯは岩塩構造（ＲＳ）を、ＢｅＯ及びＺｎＯはウルツ鉱構造（ＷＺ）を有している。このため図７Ａ、図７Ｂにおいて、ＲＳ−ＢｅＯ、ＲＳ−ＺｎＯ、及びＷＺ−ＭｇＯに関する値は理論値である。図７Ａを参照し、各種ＩＩ族酸化物とその混晶を形成した場合について考察する。
【００２８】
前述したように、本願発明者の行った第１実験及びその考察から、岩塩構造のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）結晶は、波長１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲の高強度ＣＬ発光を実現可能である。ここで図７Ａを参照すると、たとえばＢｅを加えることにより、ワイドバンドギャップ化が可能となり、発光波長を更に短波長化することができる。たとえばＢｅ０．５Ｍｇ０．５Ｏのバンドギャップエネルギーは、約９．２ｅＶとなり、バンド端遷移の発光では、波長１３５ｎｍが得られる。そこに微量のＺｎが添加されてＺｎの等電子トラップが、深さ１ｅＶに形成されるとすると、発光波長は約１５０ｎｍとなる。またＣａを加えることにより、バンドギャップエネルギーを変化させることなく格子定数を変化させることができる。
【００２９】
前述した岩塩構造Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）結晶に限定されず、たとえば岩塩構造ＢｅＭｇＺｎＣａＯ混晶を、紫外発光材料として利用することができる。
【００３０】
ここで結晶構造として岩塩構造を保持するためには、岩塩構造を形成するＩＩ族元素であるＭｇとＣａが、合計で少なくとも４５％含まれていることが好ましい。すなわち組成式で表すと、Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．４５≦ｙ＋ｚ＜１、０＜ｘ≦０．５５）であることが好ましい。またＭｇが５０％以上であることが、材料安定性の観点から一層好ましい。すなわち、Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．５≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｚ≦０．５、０＜ｘ≦０．５）であることが一層好ましい。
【００３１】
図８Ａ及び図８Ｂは、第１実施例による紫外光源を示す概略的な断面図である。第１実施例による紫外光源は、パネル状光源である。
【００３２】
図８Ａに示すように、第１実施例による紫外光源は、ＭｇＯ基板１１、ＭｇＯ基板１１上に形成されたＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２、及び、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２上に形成されたアノード電極１３を含んで構成される。Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２は岩塩構造を有し、発光層として機能する。Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２の厚さは、たとえば５０ｎｍ〜１０００ｎｍである。アノード電極１３は、たとえば厚さ５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のＡｌで形成される。第１実施例による紫外光源においては、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２のアノード電極１３側から電子線を照射し、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２のＣＬ発光（真空紫外〜深紫外発光）をＭｇＯ基板１１側から得る。
【００３３】
図８Ｂを参照する。第１実施例による紫外光源においては、カソード電極１４が、アノード電極１３に対向して配置され、カソード電極１４上（アノード電極１３に対向する面上）に、電子線源１５が配置される。また、カソード電極１４側（電子線源１５近傍）にゲート電極１６が配置される。アノード電極１３とカソード電極１４との間にはスペーサ１７が配置され、これによってＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２と電子線源１５とを、たとえば１ｍｍ〜３ｍｍ隔てる空間が画定される。空間は、真空排気されている。アノード電極１３、カソード電極１４、電子線源１５、及びゲート電極１６を含んで、電子（電子線）放出部が構成される。
【００３４】
電極１３、１４に正負の電圧を印加した状態で、電子線源１５とゲート電極１６との間に電位差を生じさせ、電界放出によって電子線源１５から電子（電子線）を放出させる（冷陰極方式）。放出された電子（電界電子１８）はアノード電極１３側に進行し、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２に入射する。電子線放出部から放出された電子線が照射されることで、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２から発光が生じる（ＣＬ発光）。たとえば波長１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの発光であり、ＭｇＯ結晶からのそれに比べ、強度が著しく高い発光である。
【００３５】
電子線源１５としては、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノウォール（ＣＮＷ）、ナノダイヤモンド（ＮＤ）、Ｆｅなどの金属を内包したメタル内包カーボン、Ａｌ：ＺｎＯウィスカーの先端にアモルファス炭素系膜を成膜したウィスカーなどを利用可能である。
【００３６】
図９Ａ〜図９Ｃは、それぞれ電子線源１５として、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、ナノダイヤモンドを利用した場合の概略図である。
【００３７】
図９Ａに示すように、先端径が数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の配向処理されたカーボンナノチューブを用いたエミッタとすることができる。先端からエミッションする。
【００３８】
図９Ｂに示すように、厚さ数ｎｍ〜数十ｎｍの壁状に成長したナノカーボン（カーボンナノウォール）を用いてもよい。カーボンナノチューブと同様に、先端からエミッションする。
【００３９】
図９Ｃに示すように、数μｍの膜厚を有し、数百ｎｍピッチで窪みを備えるナノダイヤモンド膜を用いたエミッタとすることも可能である。グラファイトとダイヤモンドが混在した構成を有する点、先端が鋭利ではない点等から、形状劣化によるエミッション特性の変化が少ない。
【００４０】
たとえば図９Ａ〜図９Ｃに示すカーボン系材料による冷陰極タイプの電子線源は、ウェット法、転写法、ＣＶＤ法などで作製可能である。
【００４１】
図１０は、第２実施例による紫外光源を示す概略的な断面図である。第２実施例による紫外光源は、たとえば特開２０１２−１９９１７４号公報に記載のあるような管球タイプの光源である。
【００４２】
第２実施例による紫外光源においては、ＭｇＯ基板１１、ＭｇＯ基板１１上に形成されたＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２、グラファイトナノ針状ロッドよりなる電子放出源２５、及び、静電レンズ２６が、ガラス管２７及びアノード電極１３にステムピンを用いて真空封止される。静電レンズ２６は、円筒状金属よりなり、電子放出源２５から放出される電子線をＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２上にフォーカスさせる機能を有する。直流電源２８は、アノード電極１３と電子放出源２５との間に、電子から見て低いポテンシャルとなる直流電圧を印加し、直流電源２９は、電子放出源２５と静電レンズ２６との間に、電子から見て高いポテンシャルとなる直流電圧を印加する。第２実施例においては、アノード電極１３、電子放出源２５、及び静電レンズ２６を含んで、電子（電子線）放出部が構成される。
【００４３】
第２の実施例においても、電子線放出部から放出された電子線がＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２に入射し、たとえば波長１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの発光が生じる。
【００４４】
第１、第２実施例による紫外光源は、電子（電子線）を放出する電子（電子線）放出部、及び、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２を備える。Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２は、電子線放出部から放出された電子線が入射する位置に配置され、電子線が照射されることで、たとえば波長１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの光を発光する。実施例による紫外光源は、新規な構成を有し、ＭｇＯ結晶からの発光に比べ、発光強度が著しく高い。
【００４５】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されない。
【００４６】
たとえば実施例においては、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２を発光層として用いたが、Ｚｎ組成ｘの異なるＭｇＺｎＯ層を複数層積層して発光層とし、複数波長の発光が可能な紫外光源を構成することもできる。発光層としては、少なくとも一層の岩塩構造Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層を備えていればよい。なお、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層は、単結晶層に限らず多結晶層であってもよい。
【００４７】
複数のＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層を備える例として、Ｍｇ０．９９Ｚｎ０．０１Ｏ層とＭｇ０．６１Ｚｎ０．３９Ｏ層の積層構造を用いることができる（第２実験参照）。この場合、ピーク波長が約１９５ｎｍと約２５０ｎｍの光を出射する紫外光源が構成される。この紫外光源は、たとえば１８５ｎｍと２５４ｎｍの輝線スペクトルを有する低圧水銀ランプの代替光源として使用することができる。低圧水銀ランプとは異なり、有害物質（Ｈｇ）を含まない光源である。
【００４８】
更に、Ｚｎ組成ｘによる波長制御や、Ｚｎ組成ｘの異なる岩塩構造Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層を複数形成して複数波長化、広帯域化を行い、たとえば放電ガスにキセノンを利用した発光波長１７２ｎｍのエキシマランプ、放電ガスに塩化クリプトンを利用した発光波長２２２ｎｍのエキシマランプ等の代替光源として用いることができる。
【００４９】
また、発光層として、Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．４５≦ｙ＋ｚ＜１、０＜ｘ≦０．５５）層を使用することも可能である。この場合、Ｂｅ１−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＺｎｘＣａｚＯ（０．５≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｚ≦０．５、０＜ｘ≦０．５）層であることが一層好ましい。
【００５０】
実施例においては、ＭｇＯ基板１１を用いたが、たとえばＭｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２からの発光を透過する他の材料で基板を形成することもできる。具体的には、ＭｇＯの他、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＬｉＦを使用することが可能である。
【００５１】
図１１に、これら基板材料の物性を示した。たとえば「透過範囲」の欄を参照すると、これらの材料は、Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層１２から生じる、波長１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの発光を透過することがわかる。
【００５２】
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
たとえば真空紫外光源、深紫外光源として利用することができる。水銀ランプ代替光源、エキシマランプ代替光源等として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１１  ＭｇＯ基板
１２  Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ（０＜ｘ＜０．５５）層
１３  アノード電極
１４  カソード電極
１５  電子線源
１６  ゲート電極
１７  スペーサ
１８  電界電子
２５  電子放出源
２６  静電レンズ
２７  ガラス管
２８、２９  直流電源
５１  ＭｇＯ基板
５２  Ｍｇ１−ｘＺｎｘＯ層
５３  第１ＭｇＺｎＯ層
５４  第２ＭｇＺｎＯ層
【図１】
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【図５】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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