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公開番号2025064496
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2023174319
出願日2023-10-06
発明の名称水分量モニタ装置、光電素子、及び光電素子の製造方法
出願人国立大学法人和歌山大学
代理人個人
主分類G01N 21/3554 20140101AFI20250410BHJP(測定;試験)
要約【課題】水分量モニタのための光を狭帯域化する。
【解決手段】開示の対象の水分量モニタ装置は、水によって吸収される第1波長域の光を、前記対象へ照射する発光素子と、前記発光素子によって光が照射された前記対象から反射した光又は前記対象を透過した光を受光し、受光強度に応じた信号を出力する受光素子と、前記信号に基づいて、前記対象の水分量モニタ結果を生成するプロセッサと、
を備える。前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれか一方の光電素子は、第1量子構造によって、前記第1波長域中にピーク波長を有する第1素子を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象の水分量モニタ装置であって、
水によって吸収される第１波長域の光を、前記対象へ照射する発光素子と、
前記発光素子によって光が照射された前記対象から反射した光又は前記対象を透過した光を受光し、受光強度に応じた信号を出力する受光素子と、
前記信号に基づいて、前記対象の水分量モニタ結果を生成するプロセッサと、
を備え、
前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれか一方の光電素子は、第１量子構造によって、前記第１波長域中にピーク波長を有する第１素子を備える
水分量モニタ装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記光電素子は、第２量子構造によって、前記第１波長域よりも水による吸収係数が小さい第２波長域中にピーク波長を有する第２素子を更に備える
請求項１に記載の水分量モニタ装置。
【請求項３】
前記第１量子構造及び前記第２量子構造は、同一基板上に形成されている
請求項２に記載の水分量モニタ装置。
【請求項４】
前記第１素子及び前記第２素子それぞれのピーク波長は、離散的に存在する
請求項２に記載の水分量モニタ装置。
【請求項５】
前記第１素子は、
ＧａＡｓ基板と、
前記ＧａＡｓ基板上に形成されたシードＩｎＡｓ量子ドットと、
前記シードＩｎＡｓ量子ドット上に、スペーサ層を介して、積層されたアクティブＩｎＡｓ量子ドットと、
前記アクティブＩｎＡｓ量子ドット上に形成されたＩｎＧａＡｓキャッピング層と、
を備える
請求項１に記載の水分量モニタ装置。
【請求項６】
前記光電素子は、第２量子構造によって、前記第１波長域よりも水による吸収係数が小さい第２波長域中にピーク波長を有する第２素子を更に備え、
前記第２量子構造は、前記ＧａＡｓ基板上に形成されている
請求項５に記載の水分量モニタ装置。
【請求項７】
前記第１波長域は、１４００ｎｍから１５００ｎｍの波長域であり、
前記第２波長域は、１０００ｎｍから１１００ｎｍの波長域である
請求項６に記載の水分量モニタ装置。
【請求項８】
ＧａＡｓ基板と、
前記ＧａＡｓ基板上に形成されたシードＩｎＡｓ量子ドットと、
前記シードＩｎＡｓ量子ドット上に、スペーサ層を介して、積層されたアクティブＩｎＡｓ量子ドットと、
前記アクティブＩｎＡｓ量子ドット上に形成されたＩｎＧａＡｓキャッピング層と、
を備え、
１４００ｎｍから１５００ｎｍの波長範囲内にピーク波長を有する
水分量モニタ装置用の光電素子。
【請求項９】
水分量モニタ装置用の光電素子の製造方法であって、
ＧａＡｓ基板上に、シードＩｎＡｓ量子ドットを形成し、
前記シードＩｎＡｓ量子ドット上に、スペーサ層を形成し、
前記スペーサ層上にアクティブＩｎＡｓ量子ドットを形成し、
前記アクティブＩｎＡｓ量子ドット上に、ＩｎＧａＡｓによってキャッピング層を形成する、
ことを備え、
前記スペーサ層及びキャッピング層の少なくともいずれか一方のキャッピングレートは、０．５ＭＬ／ｓ以上である
光電素子の製造方法。
【請求項１０】
前記スペーサ層及びキャッピング層の少なくともいずれか一方のキャッピングレートは、１．０ＭＬ／ｓ以上である
請求項９に記載の光電素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水分量モニタ装置、光電素子、及び光電素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、被験者の皮膚の水分量を測定するために、ハロゲンランプの光が照射された被験者を、波長１０６０ｎｍ及び１４５０ｎｍの干渉フィルタを取り付けた近赤外カメラを用いて撮影することを開示している。また、非特許文献１は、１０６０ｎｍ及び１４５０ｎｍの干渉フィルタを取り付けた近赤外カメラによって、１０６０ｎｍ及び１４５０ｎｍの２枚の分光画像を取得し、２枚の分光画像の強度比較から水分量（保湿状態）に関する情報を取得することを開示している。
【０００３】
非特許文献１において、１４５０ｎｍの光は、水による吸収係数が大きい波長（水吸収波長）の光であり、１０６０ｎｍの光は、水による吸収係数が小さい波長（参照波長）の光である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
中村睦子・中内茂樹、“近赤外分光画像でみる化粧品の保湿効果”、光学３９巻１１号、５２９－５３３頁、一般社団法人日本光学会、２０１０年
【発明の概要】
【０００５】
非特許文献１に開示の技術では、広帯域の光を出力するハロゲンランプ（白熱電球）が光源として用いられる。広帯域の光には、水分量を求めるのに必要な波長以外の波長の光も含まれるため、それらを除くための干渉フィルタを通す必要がある。その結果、信号雑音比（ＳＮ比）が低下し、水分量の測定感度の低下、又は、測定時間の増大などの問題が生じるおそれがある。また、干渉フィルタやレンズなどの光学素子を含むハロゲンランプを用いると、光源装置が大型化しやすいという問題もある。同様の課題が、受光装置についても発生する。
【０００６】
したがって、かかる問題に対するいずれかの解決が望まれる。
【０００７】
本開示のある側面は、対象の水分量モニタ装置である。開示の装置は、水によって吸収される第１波長域の光を、前記対象へ照射する発光素子と、前記発光素子によって光が照射された前記対象から反射した光又は前記対象を透過した光を受光し、受光強度に応じた信号を出力する受光素子と、前記信号に基づいて、前記対象の水分量モニタ結果を生成するプロセッサと、を備え、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれか一方の光電素子は、第１量子構造によって、前記第１波長域中にピーク波長を有する第１素子を備える。
【０００８】
本開示の他の側面は、光電素子である。開示の光電素子は、ＧａＡｓ基板と、前記ＧａＡｓ基板上に形成されたシードＩｎＡｓ量子ドットと、前記シードＩｎＡｓ量子ドット上に、スペーサ層を介して、積層されたアクティブＩｎＡｓ量子ドットと、前記アクティブＩｎＡｓ量子ドット上に形成されたＩｎＧａＡｓキャッピング層と、を備え、１４００ｎｍから１５００ｎｍの波長範囲内に発光または吸光ピーク波長を有する。
【０００９】
本開示の他の側面は、光電素子の製造方法である。開示の方法は、ＧａＡｓ基板上に、シードＩｎＡｓ量子ドットを形成し、前記シードＩｎＡｓ量子ドット上に、スペーサ層を形成し、前記スペーサ層上にアクティブＩｎＡｓ量子ドットを形成し、前記アクティブＩｎＡｓ量子ドット上に、ＩｎＧａＡｓによってキャッピング層を形成する、ことを備え、前記スペーサ層及びキャッピング層の少なくともいずれか一方のキャッピングレートは、０．５ＭＬ／ｓ以上である。
【００１０】
更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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