(57)【要約】【課題】ノイズによる誤動作が抑えられた真空スイッチを提供すること。【解決手段】  真空スイッチ１は、ダイヤモンド層を有する光電陰極３４、対向陽極３８及び光照射装置１０を備える。光電陰極３４のダイヤモンド層は、入射する光に応じて一方の主面から電子を放出するように構成されている。対向陽極３８は、光電陰極３４の一方の主面に対して真空を介して対向する。光照射装置１０は、光電陰極３４のダイヤモンド層に光を照射するように構成されている。【選択図】図１
2017084505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光に応じて一方の主面から電子を放出するように構成されているダイヤモンド層を有する光電陰極と、
前記光電陰極の前記一方の主面に対して真空を介して対向する対向陽極と、
前記光電陰極の前記ダイヤモンド層に光を照射するように構成されている光照射装置と、を備える、真空スイッチ。
【請求項２】
前記光電陰極の他方の主面に接する透明基板をさらに備え、
前記光照射装置は、前記透明基板を透過して前記光電陰極の前記ダイヤモンド層に光を照射するように構成されている、請求項１に記載の真空スイッチ。
【請求項３】
前記光照射装置が発光ダイオードであり、
前記発光ダイオードの発光面が前記透明基板に接するように設けられている、請求項２に記載の真空スイッチ。
【請求項４】
前記発光ダイオードは、
発光層と、
前記発光層に電流を流すように設けられている一対の電極と、を有し、
前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記発光層で発光する光を反射して前記発光面から出射するように配置されている、請求項３に記載の真空スイッチ。
【請求項５】
前記透明基板の材料が、サファイア基板であり、
前記発光ダイオードの材料が、窒化物半導体である、請求項３又は４に記載の真空スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、真空スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド層の表面に化学的処理（例えば、水素終端化処理）を行うと、ダイヤモンド層の表面の電子親和力が零又は負になることが知られている。このような化学的処理が行われたダイヤモンド層では、その表面から電子が容易に飛び出すことができるようになる。この現象を利用して、ダイヤモンド層を電子放出源として利用する技術の開発が進められている。
【０００３】
非特許文献１は、真空スイッチの陰極にダイヤモンド層を利用することを提案する。ダイヤモンド層は、ＰＩＮダイオードの構成要素として用いられている。この真空スイッチは、ＰＩＮダイオードに電流が流れるときに、ダイヤモンド層の表面から電子を放出するように構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】産総研  ＴＯＤＡＹ  Ｖｏｌ．１３  Ｎｏ．５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１の真空スイッチでは、例えば電磁ノイズの影響により、負荷が接続されている負荷回路からＰＩＮダイオードが接続されている駆動回路にノイズが侵入し、誤点弧等の誤動作が発生するという問題がある。本明細書は、ノイズによる誤動作が抑えられた真空スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する真空スイッチの一実施形態は、ダイヤモンド層を有する光電陰極、対向陽極及び光照射装置を備える。光電陰極のダイヤモンド層は、入射する光に応じて一方の主面から電子を放出するように構成されている。対向陽極は、光電陰極の一方の主面に対して真空を介して対向する。光照射装置は、光電陰極のダイヤモンド層に光を照射するように構成されている。
【０００７】
上記実施形態の真空スイッチでは、光電陰極のダイヤモンド層に光照射装置からの光が照射されると、ダイヤモンド層に自由励起子が生成する。生成した自由励起子は、ダイヤモンド層の一方の主面において、表面電子励起を誘導して電子を真空中へ放出する。真空中へ放出された電子は、光電陰極と対向陽極の間の電界に引かれて、対向陽極に到達する。このように、上記実施形態の真空スイッチでは、光電陰極と対向陽極の間に電流が流れる。また、上記実施形態の真空スイッチでは、光照射装置からの光を利用して光電陰極のダイヤモンド層に自由励起子を生成させる。このため、光電陰極と光照射装置の間は電気的に絶縁されている。これにより、負荷が接続されている負荷回路から光照射装置が接続されている駆動回路にノイズが侵入することが抑えられる。上記実施形態の真空スイッチは、ノイズによる誤動作が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】真空スイッチの構成の概略を示す。
【図２】真空スイッチの一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図３Ａ】図２の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【図３Ｂ】図２の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【図３Ｃ】図２の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【図３Ｄ】図２の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【図３Ｅ】図２の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【図４】変形例の真空スイッチの一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図５Ａ】図４の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【図５Ｂ】図４の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【図５Ｃ】図４の真空スイッチを製造する工程中の要部断面図を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。
【００１０】
本明細書で開示される電子放出装置の一実施形態は、ダイヤモンド層を有する光電陰極、対向陽極及び光照射装置を備えていてもよい。光電陰極のダイヤモンド層は、入射する光に応じて一方の主面から電子を放出するように構成されている。光電陰極のダイヤモンド層の一方の主面は、電子親和力を低下させるために、化学的処理が施されているのが望ましい。光電陰極のダイヤモンド層の一方の主面は、例えば、水素終端化処理が施されていてもよく、酸素終端化処理が施されていてもよい。このような光電陰極のダイヤモンド層の一方の主面は、零又は負の電子親和力を有することができる。さらに、光電陰極のダイヤモンド層の一方の主面は、アルカリ金属化合物で被覆されていてもよい。アルカリ金属化合物としては、ＣｓＯ、ＲｂＯ、ＫＯ及びＮａＯのアルカリ金属酸化物が例示される。これにより、光電陰極のダイヤモンド層の一方の主面は、零又は負の電子親和力を良好に有することができる。また、光電陰極のダイヤモンド層は、単結晶又は多結晶であるのが望ましい。さらに、光電陰極のダイヤモンド層は、禁制帯中に不純物準位を形成するドーパントを含んでいてもよい。このような光電陰極のダイヤモンド層は、バンドギャップ（５．５ｅＶ）に対応する波長（２２５ｎｍ）よりも長い波長の光に応じて自由励起子を生成することができる。対向陽極は、光電陰極の一方の主面に対して真空を介して対向する。光照射装置は、光電陰極のダイヤモンド層に光を照射するように構成されている。光照射装置からの光は、ダイヤモンド層で自由励起子を生成することが可能な波長域である。ダイヤモンド層のバンドギャップ（５．５ｅＶ）は比較的に広いので、光照射装置からの光は、深紫外線又はそれよりも短い波長の光であるのが望ましい。
【００１１】
上記実施形態の真空スイッチは、透明基板をさらに備えていてもよい。透明基板は、光電陰極の他方の主面に接する。この場合、光照射装置は、透明基板を透過して光電陰極のダイヤモンド層に光を照射するように構成されている。この実施形態の真空スイッチでは、光照射装置からの光を光電陰極のダイヤモンド層の広範囲に照射することができる。このため、この実施形態の真空スイッチは、低いオン抵抗を有することができる。また、この実施形態の真空スイッチでは、光照射装置からの光を光電陰極のダイヤモンド層に対して均一に照射することができる。このため、光電陰極と対向陽極の間の真空中を流れる電流は、面方向において均一に流れることができる。したがって、この実施形態の真空スイッチは、安定した電流特性を発揮することができる。
【００１２】
上記実施形態の真空スイッチでは、光照射装置が発光ダイオードであってもよい。この場合、発光ダイオードの発光面が透明基板に接するように設けられている。この実施形態の真空スイッチでは、発光ダイオードと光電陰極が近接して配置されているので、発光ダイオードからの光が光電陰極のダイヤモンド層に高効率に照射される。このため、この実施形態の真空スイッチは、光電陰極から電子を真空中に多量に放出することができる。この実施形態の真空スイッチは、低いオン抵抗を有することができる。
【００１３】
上記実施形態の真空スイッチでは、発光ダイオードが、発光層と一対の電極を有していてもよい。一対の電極は、発光層に電流を流すように設けられている。一対の電極のうちの一方の電極は、発光層で発光する光を反射して発光面から出射するように配置されている。この実施形態の真空スイッチでは、電極で反射した光も光電陰極のダイヤモンド層に照射される。このため、上記実施形態の真空スイッチでは、発光ダイオードからの光が光電陰極のダイヤモンド層に高効率に照射される。この実施形態の真空スイッチは、低いオン抵抗を有することができる。
【００１４】
上記実施形態の真空スイッチでは、透明基板の材料がサファイア基板であり、発光ダイオードの材料が窒化物半導体であってもよい。このような材料が用いられていると、透明基板に光電陰極と発光ダイオードを一体で構成することができる。
【実施例１】
【００１５】
まず、図１を参照し、本実施例で開示する真空スイッチの概略を説明する。図１に示されるように、真空スイッチ１は、光照射装置１０、光電陰極３４及び対向陽極３８を備える。光照射装置１０は、電源から印加される電圧ＶＢに基づいて、光電陰極３４に励起光を照射するように構成されている。光電陰極３４は、表面が水素終端化されたダイヤモンド層を有する。このため、光電陰極３４のダイヤモンド層の表面の電子親和力は、零又は負に調整されている。光電陰極３４と対向陽極３８は、真空を介して対向する。光電陰極３４と対向陽極３８の間には、負荷と電源が接続されている。
【００１６】
光電陰極３４に励起光が照射されると、光電陰極３４のダイヤモンド層が励起光を吸収し、光電陰極３４のダイヤモンド層に自由励起子が生成する。光電陰極３４のダイヤモンド層の表面の電子親和力が零又は負に調整されているので、生成した自由励起子により表面電子励起が誘導され、電子が真空中に放出される。光電陰極３４と対向陽極３８の間の真空には、電源の電圧ＶＡが負荷を介して印加されている。このため、真空中に放出され電子は、光電陰極３４と対向陽極３８の間に印加されている電圧によって、光電陰極３４と対向陽極３８の間を伝導し、対向陽極３８に到達する。これにより、負荷が接続されている負荷回路に電流ＩＡが流れる。このように、真空スイッチ１は、光照射装置１０からの励起光に基づいて、負荷に流す電流ＩＡのオン・オフを制御するパワースイッチとして動作することができる。
【００１７】
真空スイッチ１は、負荷が接続されている負荷回路と光照射装置１０が接続されている駆動回路が電気的に絶縁されていることを特徴とする。このため、負荷が接続されている電力回路から光照射装置１０が接続されている駆動回路にノイズが侵入することが抑えられている。真空スイッチ１は、ノイズによる誤動作が抑えられる。
【００１８】
次に、図２を参照し、本実施例で開示する真空スイッチの詳細を説明する。なお、図１と共通する構成要素については共通の符号を付す。また、図２では、図示明瞭化のために、負荷回路及び駆動回路の記載を省略して示す。
【００１９】
図２に示されるように、真空スイッチ１Ａは、光照射装置１０、真空容器２０及び対向電極部３０を備える。光照射装置１０は、真空容器２０の外側に配置されており、特定波長の励起光を発光可能に構成されている。光照射装置１０が発光する励起光の波長は、後述する光電陰極３４のダイヤモンド層において自由励起子が励起される深紫外線である。真空容器２０は、内部の真空状態が維持されるように気密に構成されている。真空容器２０には、光照射装置１０が発光する励起光が入射するための入射窓２０Ａが形成されている。
【００２０】
対向電極部３０は、透明基板３２、光電陰極３４、コンタクト電極３６及び対向陽極３８を有する。
【００２１】
透明基板３２は、真空容器２０の入射窓２０Ａを密閉するように真空容器２０内に配置されている。透明基板３２は、絶縁体であり、光電陰極３４を支持するのに必要な剛性を確保するための厚みを有する。透明基板３２の材料には、光照射装置１０が発光する励起光に対して透明な材料が採用されている。また、透明基板３２の材料には、光電陰極３４が成膜可能なものが採用されている。この例では、透明基板３２は、サファイア基板である。
【００２２】
光電陰極３４は、ダイヤモンド層３４ａ、活性層３４ｂ及び表面修飾層３４ｃを有する。ダイヤモンド層３４ａは、透明基板３２の上面に成膜されており、単結晶又は多結晶である。ダイヤモンド層３４ａは、その一部にドーパントとしてボロンを含んでおり、ｐ型である。一例では、ダイヤモンド層３４ａの厚みが約２〜５μｍであり、ダイヤモンド層３４ａのドーパント濃度が約１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3である。ダイヤモンド層３４ａは、ドーパントを含んでいることにより、光電陰極３４の真空に露出する表面とコンタクト電極３６を電気的に接続する。また、ダイヤモンド層３４ａは、ドーパントを含んでいることにより、禁制帯中に不純物準位を有する。このため、ダイヤモンド層３４ａは、バンドギャップ（５．５ｅＶ）に対応する波長（２２５ｎｍ）よりも長い波長の光であっても伝導帯に電子を励起することができる。活性層３４ｂは、ダイヤモンド層３４ａの上面の一部に成膜されており、アンドープのダイヤモンドである。ここで、ダイヤモンドは、他の半導体材料に比べ、室温下でも安定して高密度の自由励起子が存在することが可能である。この自由励起子の密度が高いほど、表面に多くの電子が誘起するため、効率的な電子放出を実現するためには、ダイヤモンドの自由励起子の密度を高くすることが重要である。アンドープのダイヤモンドは、欠陥や不純物が少ないので、自由励起子が高密度に存在可能である。この例では、ｐ型のダイヤモンド層３４ａの上面の一部にアンドープのダイヤモンドの活性層３４ｂが成膜されており、効率的な電子放出が可能となる。表面修飾層３４ｃは、水素終端化された活性層３４ｂの上面を示す。このように、光電陰極３４の上面が水素終端化されているので、光電陰極３４の上面の電子親和力は、零又は負に調整されている。
【００２３】
コンタクト電極３６は、ダイヤモンド層３４ａの上面の一部に接するように設けられている。コンタクト電極３６は、ダイヤモンド層３４ａにオーミック接触する。コンタクト電極３６は、図示省略した電源の負極に接続されている（図１参照）。コンタクト電極３６の材料は、一例では白金めっきチタン電極である。
【００２４】
対向陽極３８は、真空を介して光電陰極３４に対向するように、真空容器２０の内壁に固定されている。対向陽極３８は、図示省略した負荷を介して電源の正極に接続されている（図１参照）。対向陽極３８の材料は、一例ではタングステンである。
【００２５】
次に、真空スイッチ１Ａの動作を説明する。光照射装置１０からの励起光の照射が停止していると、真空スイッチ１Ａはオフ状態である。このとき、光電陰極３４と対向陽極３８の間は真空に維持されているので、真空スイッチ１Ａは高い耐圧を有することができる。また、光電陰極３４と対向陽極３８の間が真空なので、この間で絶縁破壊が生じても、永久破壊に至らない。真空スイッチ１Ａは、高い信頼性を有することができる。
【００２６】
光照射装置１０からの励起光が光電陰極３４に照射されると、光電陰極３４のダイヤモンド層３４ａが励起光を吸収し、光電陰極３４のダイヤモンド層３４ａに自由励起子が生成する。光電陰極３４は、電子親和力が零又は負に調整されている表面修飾層３４ｃを有するので、生成した自由励起子が表面修飾層３４ｃにおいて表面電子励起を誘導することで、真空中に電子を放出する。真空中に放出された電子は、光電陰極３４と対向陽極３８の間に印加されている電圧によって、光電陰極３４と対向陽極３８の間を伝導し、対向陽極３８に到達する。これにより、負荷が接続されている負荷回路に電流が流れる。このように、真空スイッチ１Ａは、光照射装置１０からの励起光に基づいて、負荷に流す電流のオン・オフを制御するパワースイッチとして動作することができる。
【００２７】
真空スイッチ１Ａは、負荷が接続されている負荷回路と光照射装置１０が接続されている駆動回路が電気的に絶縁されていることを特徴とする。このため、負荷が接続されている負荷回路から光照射装置１０が接続されている駆動回路にノイズが侵入することが抑えられている。真空スイッチ１Ａは、ノイズによる誤動作が抑えられる。
【００２８】
また、真空スイッチ１Ａでは、光電陰極３４と対向陽極３８の間の真空を電子が伝導する。このため、真空スイッチ１Ａは、高速動作が可能である。また、真空スイッチ１Ａでは、透明基板３２を透過して光照射装置１０からの励起光が光電陰極３４のダイヤモンド層３４ａに照射される。このため、真空スイッチ１Ａでは、光電陰極３４のダイヤモンド層３４ａの広範囲に励起光が照射される。これにより、真空スイッチ１Ａは、低いオン抵抗を有することができる。さらに、真空スイッチ１Ａでは、光電陰極３４のダイヤモンド層３４ａに対して励起光が均一に照射される。このため、光電陰極３４と対向陽極３８の間の真空中を流れる電流は、面方向において均一に流れることができる。真空スイッチ１Ａは、安定した電流特性を発揮することができる。
【００２９】
次に、図３を参照し、真空スイッチ１Ａの製造方法を説明する。
【００３０】
まず、図３Ａに示されるように、サファイア基板である透明基板３２を用意する。透明基板３２の上面の面方位は、（０００１）である。次に、透明基板３２の上面を洗浄する。必要に応じて、透明基板３２の上面に対して平坦化処理を実施してもよい。例えば、平坦化処理の条件は、大気下、基板温度が１０００〜１４００℃、加熱時間が１〜５時間である。
【００３１】
次に、図３Ｂに示されるように、パルスレーザーデポジション技術を利用して、透明基板３２の上面にダイヤモンド層３４ａの一部を成膜する。成膜条件は、ターゲットとして黒鉛、酸素雰囲気下、容器内圧が約０．１５Ｔｏｒｒ、基板温度が約５５０℃である。あるいは、成膜条件は、ターゲットに炭化珪素（ＳｉＣ）、容器内圧が約１×１０-7Ｔｏｒｒ、基板温度が９００〜１２００℃であってもよい。成膜されるダイヤモンド層３４ａの一部の厚みは、約１μｍ以下である。次に、マイクロ波プラズマＣＶＤ技術を利用して、ダイヤモンド層３４ａの残りの部分を成膜する。成膜条件は、原料ガスとして水素希釈メタンガス、ドーピングガスとしてジボラン、容器内圧が約５０Ｔｏｒｒ以下、基板温度が約８００〜９００℃である。成膜されるダイヤモンド層３４ａの残りの部分の厚みは、約５μｍ以下である。
【００３２】
次に、図３Ｃに示されるように、マイクロ波プラズマＣＶＤ技術を利用して、ダイヤモンド層３４ａの上面に活性層３４ｂを成膜する。成膜条件は、原料ガスとして水素希釈メタンガス、容器内圧が約２５Ｔｏｒｒ以下、基板温度が約８００〜９００℃である。成膜される活性層３４ｂの厚みは、約０．１μｍ以下である。
【００３３】
次に、図３Ｄに示されるように、活性層３４ｂの上面を水素終端化することで表面修飾層３４ｃを形成する。表面修飾層３４ｃは、活性層３４ｂの表面を水素プラズマ中に数分間曝すことで形成される。さらに、必要に応じて、真空下で表面修飾層３４ｃに対してＣｓとＯ2の交互供給によってＣｓＯからなる単原子程度の薄層を形成してもよい。これにより、表面修飾層３４ｃの電子親和力がさらに低下する。なお、ＣｓＯに代えて、ＲｂＯ、ＫＯ、ＮａＯ等のアルカリ金属酸化物の薄層を形成してもよい。
【００３４】
次に、図３Ｅに示されるように、エッチング技術を利用して、活性層３４ｂ及び表面修飾層３４ｃの積層の一部を除去し、ダイヤモンド層３４ａの上面を露出させる。次に、露出したダイヤモンド層３４ａの上面の一部に接するようにコンタクト電極３６を形成する。このように形成した光電陰極３４を含む透明基板３２を真空容器２０内に搭載することで、真空スイッチ１Ａが製造される。
【００３５】
図４に、変形例の真空スイッチ１Ｂを示す。真空スイッチ１Ｂは、光照射装置１０が透明基板３２と一体で構成されていることを特徴とする。なお、図２と共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
図４に示されるように、光照射装置１０は、窒化物半導体系の発光ダイオードであり、低温バッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２、発光層１３、ｐ型ＡｌＧａＮ層１４、ｐ型ＧａＮ層１５、ｎ型電極１６及びｐ型電極１７を有する。
【００３７】
低温バッファ層１１は、透明基板３２の下面に成膜されている。低温バッファ層１１は、透明基板３２とｎ型ＡｌＧａＮ層１２の格子不整合を緩和するためのものであり、低温で成膜されている。低温バッファ層１１の材料は、ＡｌＮである。
【００３８】
ｎ型ＡｌＧａＮ層１２は、低温バッファ層１１の下面に成膜されている。ｎ型ＡｌＧａＮ層１２は、ドーパントとしてシリコンを含んでいる。
【００３９】
発光層１３は、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２の下面の一部に成膜されている。発光層１３の材料は、ＡｌＧａＮである。このため、発光層１３の発光波長は、２８２ｎｍ以下の深紫外線である。発光層１３の材料は、ＡｌＮであってもよい。また、発光層１３は、キャリア閉じ込め効果によって発光効率を改善するために、多層量子井戸構造であってもよい。
【００４０】
ｐ型ＡｌＧａＮ層１４は、発光層１３の下面に成膜されている。ｐ型ＡｌＧａＮ層１４は、ドーパントとしてマグネシウムを含んでいる。
【００４１】
ｐ型ＧａＮ層１５は、ｐ型ＡｌＧａＮ層１４の下面に成膜されている。ｐ型ＧａＮ層１５は、ドーパントとしてマグネシウムを含んでいる。
【００４２】
ｎ型電極１６は、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２の下面の一部に接するように設けられている。ｎ型電極１６は、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２にオーミック接触する。ｎ型電極１６は、図示省略した電源の負極に接続されている（図１参照）。ｎ型電極１６の材料は、一例では金めっきニッケル電極である。
【００４３】
ｐ型電極１７は、ｐ型ＧａＮ層１５の下面に接するように設けられている。ｐ型電極１７は、ｐ型ＧａＮ層１５にオーミック接触する。ｐ型電極１７は、図示省略した駆動部を介して電源の正極に接続されている（図１参照）。ｐ型電極１７の材料は、一例では金めっきニッケル電極である。
【００４４】
真空スイッチ１Ｂでは、光照射装置１０のｎ型電極１６とｐ型電極１７の間に電流が流れると、発光層１３から深紫外光が励起光として発光する。真空スイッチ１Ｂでは、発光層１３と光電陰極３４の距離が近接しているので、発光層１３で発光した励起光が光電陰極３４に効率的に照射される。また、ｐ型電極１７の材料に金めっきニッケルが用いられているので、発光層１３からｐ型電極１７側に向けて発光した励起光は、ｐ型電極１７で反射する。このため、真空スイッチ１Ｂは、発光層１３で発光した励起光を効率的に光電陰極３４に照射することができる。これにより、真空スイッチ１Ｂは、光電陰極３４から電子を真空中に効率的に放出することができ、低いオン抵抗を有することができる。
【００４５】
また、真空スイッチ１Ｂは、光電陰極３４と光照射装置１０が一体で構成されている。真空スイッチ１Ｂは、小型化に有利な形態を有する。
【００４６】
次に、図５を参照し、真空スイッチ１Ｂの製造方法を説明する。透明基板３２の上面にダイヤモンド層３４ａと活性層３４ｂを成膜するまでは、真空スイッチ１Ａの工程と同一である（図３Ｃ参照）。
【００４７】
次に、図５Ａに示されるように、発光ダイオードの製造方法として良く知られている成膜技術を利用して、低温バッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２、発光層１３、ｐ型ＡｌＧａＮ層１４及びｐ型ＧａＮ層１５を透明基板３２の下面に順に成膜する。さらに、エッチング技術を利用して、発光層１３、ｐ型ＡｌＧａＮ層１４及びｐ型ＧａＮ層１５の積層の一部を除去し、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２の下面を露出させる。
【００４８】
次に、図５Ｂに示されるように、活性層３４ｂの上面を水素終端化することで表面修飾層３４ｃを形成する。表面修飾層３４ｃは、活性層３４ｂの表面を水素プラズマ中に数分間曝すことで形成される。さらに、必要に応じて、真空下で表面修飾層３４ｃに対してＣｓとＯ2の交互供給によってＣｓＯからなる単原子程度の薄層を形成してもよい。これにより、表面修飾層３４ｃの電子親和力がさらに低下する。なお、ＣｓＯに代えて、ＲｂＯ，ＫＯ，ＮａＯ等のアルカリ金属酸化物の薄層を形成してもよい。
【００４９】
次に、図５Ｃに示されるように、エッチング技術を利用して、活性層３４ｂ及び表面修飾層３４ｃの積層の一部を除去し、ダイヤモンド層３４ａの上面を露出させる。次に、露出したダイヤモンド層３４ａの上面の一部に接するようにコンタクト電極３６を形成する。次に、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２の下面の一部に接するようにｎ型電極１６を形成するとともに、ｐ型ＧａＮ層１５の下面に接するようにｐ型電極１７を形成する。このように形成した光電陰極３４及び光照射装置１０を含む透明基板３２を真空容器２０内に搭載することで、真空スイッチ１Ｂが製造される。
【００５０】
上記例では、ＡｌＧａＮ又はＡｌＮを発光層に利用する発光ダイオードを例示した。これに代えて、発光ダイオードとして、発光層にＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＩｎＰ，有機材料（ＭＥＨ−ＰＰＶ／ＰＰＶ／ＣＮ−ＰＰＶ等の積層）を利用するタイプであってもよい。
【００５１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５２】
１，１Ａ，１Ｂ：真空スイッチ
１０：光照射装置
３４：光電陰極
３５：対向陽極
３８：対向陽極
【図１】
2017084505.tif 000003
【図２】
2017084505.tif 000004
【図３Ａ】
2017084505.tif 000005
【図３Ｂ】
2017084505.tif 000006
【図３Ｃ】
2017084505.tif 000007
【図３Ｄ】
2017084505.tif 000008
【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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