JPH04112433A - 撮像管およびその動作方法 - Google Patents

撮像管およびその動作方法

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JPH04112433A
JPH04112433A JP23066190A JP23066190A JPH04112433A JP H04112433 A JPH04112433 A JP H04112433A JP 23066190 A JP23066190 A JP 23066190A JP 23066190 A JP23066190 A JP 23066190A JP H04112433 A JPH04112433 A JP H04112433A
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一之 長妻
Kenji Samejima
賢二 鮫島
Tadaaki Hirai
忠明 平井
Yukio Takasaki
高嵜 幸男
Keiichi Shidara
設楽 圭一
Kenkichi Tanioka
健吉 谷岡
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順一 山崎
Setsu Kubota
節 久保田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光導電層の少なくとも一部がSeを主体とす
る非晶質半導体から成る撮像管およびその動作方法に関
する。
[従来の技術] 非晶質Seは光導電性を示し、一般にp形厚電性を有す
るとともに、n形厚電性の材料と整流性接触をなすこと
から、非晶質Seを光導電層として用い、この特徴を生
かした阻止型撮像管ターゲットを作ることができる。
また、上記阻止型撮像管ターゲットに高電界を印加する
と、材料内部で電荷のアバランシェ増倍が誘起され、撮
像管の光感度がめざましく増大することが知られている
。これについては、例えば、特開昭63−304551
号公報に述べられている。
[発明が解決しようとする課題1 さて、非晶質Seは室温近傍にガラス転移温度を持つた
め、非晶質Seを用いた撮像管を長時間連続動作させる
と、温度上昇、光照射、電界印加に由来する局所的な結
晶化が起こり、再生画像に白点状の画面欠陥(以下、こ
れを単に白キズと呼ぶ)が発生する。
これを改善する手段として、SeにAsを添加し、ガラ
ス転移点を上昇させる方法か知られている。しかし、A
s添加は、非晶質Se内に電子捕獲準位の形成を伴うの
で、非晶質Se系先導電層全体にわたって一様に多量の
Asを添加することは、暗電流や残像等の増加をもたら
すため、得策ではない。
上記従来技術は、結晶化に起因する白キズの発生の防止
には有効であるが、撮像管を高電界下で長時間動作する
と、暗電流が大きくなる問題があった。
本発明の目的は、非晶質Seを主体とする光導電層を用
いた撮像管において、長時間連続動作させても白キズが
発生せず、かつ高電界下においても暗電流を小さくする
ことができる構造を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の撮像管は、Seを
主体とする非晶質半導体から成る光導電層の、電子注入
阻止層または正孔注入阻止層との界面または界面近傍の
少なくともいずれかの光導電層内の狭い領域のAs添加
量を極力低減し、また、この狭い領域を除く中央部の領
域のAs添加量は該狭い領域よりも少なくすることによ
り達成される。
すなわち、本発明では、Seを主体とする非晶質半導体
層から成る光導電層内の電子注入阻止層の界面から、ま
たは界面近傍から層厚10nm以上・400nm以下の
領域に、Asを22重量%以上・38重量%以下添加す
る。また、光導電層内の正孔注入阻止層の界面から、ま
たは界面近傍から層厚10nm以上・loonm以下の
領域に、Asを1重量%以上・5重量%以下添加する。
さらに、上記特定の領域以外の領域に、Asを1重量%
以下添加し、非晶質半導体層全体の層厚を2〜10μm
としたものである。
また、本発明の撮像管の動作方法は、光導電層の内部で
、電荷のアバランシェ増倍が誘起される電界領域で撮像
管を動作させることを特徴とする。
[作用1 第1図は、本発明の撮像管の一例を示す断面図である。
1は透光性基板、2は透光性導電膜、3は正孔注入阻止
層、4はSeを主体とする非晶質半導体層から成る光導
電層、5は電子注入阻止層である。光導電層4は、5e
−As  (1)層41、S e−A s (U)層4
2、S e−A s (I[I)層43から構成されて
いる。Aは入射光側、Bは電子ビーム走査側である。
本発明者らの最近の研究によれば、非晶質Se膜におけ
る結晶化の核発生は、他層と接する界面領域でのみ起こ
り、内部で起こることはほとんどない。この核発生の物
理的機構は、まだ充分解明されていないが、核発生に必
要な転移エネルギーが、他層との界面で最も低くなって
いるためと考えられる。
上記の事実は、撮像管動作時の暗電流を小さくし、かつ
結晶化に起因する白キズを防止するためには、非晶質半
導体層内の電子注入阻止層または正孔注入阻止層の、界
面または界面近傍の領域のみを結晶化しにくい材料組成
とすることが重要であることを示唆している。
そこで本発明は、第1図の5e−As (1)層41に
より正孔注入阻止層3との界面領域での結晶化を防止し
、S e −A s層(m)43により電子注入阻止層
5との界面領域での結晶化を防止している。
5e−As層(1) 41.5e−As層(I[1,)
43の層厚とAs添加量は、前記目的のために、実験的
に定められたものである。
なお、第1図の例では、As高濃度領域と正孔注入阻止
層3、あるいは電子注入阻止層5を隣接させたが、その
間に、ごく薄い(100nm以下、30〜60nmが望
ましい)、As添加量が1重量%以下の5e−As層(
図示せず)を介在させても、結晶化に対する効果はほと
んど変わらないことが判っている。また、第1図の例で
は、5e−As(1)層41とS e −A s (m
)層43以外の半導体層をSe、Asより成る層とした
が、この層にAs以外の添加物、たとえばTeなどの元
素を添加しても、上記の結晶化防止効果は不変であるこ
とは明らかである。
すなわち、本発明の撮像管では、光導電層のSeにAs
を添加することにより、カラス転移点を上昇させること
ができるので、長時間連続動作させても白キスが発生せ
ず、また、上記のような界面近傍の特定の領域のみにA
sを高濃度に導入したので、高電界下においても暗電流
を小さく抑えることができる。
〔実施例] 実施例1 第1図を用いて、本発明の撮像管の第1の実施例を説明
する。
ガラス基板1上に、酸化インジウムを主体とする透明導
電膜2を形成し、その上に、Ce○、を30nmの厚さ
に蒸着し、正孔注入阻止層3を形成する。その上に、S
e%Asから成る厚さ60nmの非晶質半導体層41を
真空蒸着法により形成する。
膜形成に際しては、Se、As、Se、をそれぞれ別の
ボートから同時に蒸着させて蒸着し、As濃度が3重量
%となるようにする。その上に、Se、Asから成る非
晶質半導体層42を真空蒸着法により形成する。このと
きのAs濃度は0.5重量%とする。その上に、やはり
、Se、Asから成る非晶質半導体層43を真空蒸着法
により形成する。
このとき、As濃度は、10〜39重量%、膜厚は5〜
500nmの間で変化させ、光導電層全体の膜厚を5μ
mとする。その上に電子注入阻止層5としてsb、s、
をI X 10 ’ Torrの不活性ガス雰囲気中で
0.1μmの厚さに蒸着し、阻止型構造の光導電ターゲ
ットを得る。さらに、得られたターゲットを電子銃を内
蔵した撮像管置体中に組込み、光導電型撮像管を得る。
得られた撮像管に、青色光を当て、徐々に電界強度を大
きくすると、全ての撮像管で約7×10“V / mで
、アバランシェ増倍を開始し、約1.1×lO°V /
 mで増倍率10が得られた。各撮像管を寿命試験装置
に入れ、増倍率10を与える電界下で2000時間、連
続動作させた。そして、寿命試験終了後、高電界での暗
電流値と寿命試験による白キズ発生の有無を調べた。
以上の結果を、第2図に示す。−点鎖線Aは、増倍率が
10となる電界を印加したとき、暗電流がほぼ1nAと
なる点を結ぶ特性線であり、暗電流は一点鎖線Aより上
方ではlnAより大きく、点鎖線Aより下方では1nA
より小さい。同様に、破線Bは、増倍率が30となる電
界を印加したとき、暗電流がほぼ1nAとなる点を結ぶ
特性線であり、暗電流は破線Bより上方では1.nAよ
り大きく、破線Bより下方では1nAより小さい。
一方、実線Cは、上記の寿命試験を行った後、白キズの
発生が認められた否かを区別する特性線で、実線Cより
上方では白キズが発生せず、実線Cより下方では白キズ
が発生したことを示す。
すなわち、−点鎖線Aと実線Cとによって囲まれた領域
が適正範囲であり、破線Bと実線Cとによって囲まれた
領域が最適範囲である。
なお、−点鎖線Aについて、y=38(x≦350)、
y =−0,32x +150 (x≧350) 、破
線Bについて、y=36(x≦150) 、y=−0,
28x+78 (x≧150)、また、実線Cについて
、y =−0,8x +46 (x≦30) 、 y=
22 (x≧30)である。
実施例2 ガラス基板1 (第1図参照)上に、酸化スズを主体と
する透明導電膜2を形成し、その上にGem、を40n
m、その上にCe O2を4Oninの厚さに蒸着し、
正孔注入阻止層3を形成する。その上に、Se、Asと
LiFから成る膜厚60nmの非晶質半導体層41を真
空蒸着法により形成する。膜形成に際しては、Se、A
s、Se、およびLiFをそれぞれ別々のボートから同
時に蒸発させて蒸着し、As濃度を2重量%とし、L 
i F濃度は、2000ppm重量%となるようにする
。次に、Se。
Asとから成る非晶質半導体層42を真空蒸着法で形成
する。このときのAsfi度は0.5重量%とする。そ
の上にSe、Asとから成る非晶質半導体層43を20
〜500nmの厚さの範囲で変化させ、真空蒸着法によ
り形成する。このときのAs濃度は30重量%とする。
その上に、Seのみから成る非晶質半導体層(図示せず
)を50nmの厚さに、真空蒸着法により形成し、非晶
質半導体層全体の厚さが5μmとなるようにする。その
上に、電子注入阻止層5として、sb、s、を2 x 
10−” Torrの不活性ガス雰囲気中でOjμmの
厚さに蒸着し、阻止型構造の光導電ターゲットを得る。
さらに、これを電子銃を内蔵した撮像管国体に組込み、
光導電型撮像管を得る。
得られた撮像管を、実施例1と同様に、寿命試験装置内
で、青色光照射時に増倍率10を与える電界下で、20
00時間、連続動作させた。
連続動作後、白キズの発生の有無を調べたところ実施例
1の結果とほぼ同様であった。また、暗電流に関するデ
ータ値は、概ね、実施例1の0.8〜1.0倍径度と実
施例1と同等もしくは優れた結果が得られた。
本実施例により、sb、s、の電子注入阻止層5と、A
sを高濃度に含む層43との間に純Seを50nm程度
介在させても、As高濃度層の暗電流低減、白キズ発生
の抑止効果は十分有効であることが判る。
実施例3 ガラス基板1 (第1図参照)上に、酸化インジウムを
主体とする透明光導電層2を形成し、その上に、正孔注
入阻止層3としてCe○、を50nmの厚さに蒸着する
。その上に、Se、AsとLiFから成る50nmの厚
さの非晶質半導体層41を真空蒸着法により形成する。
膜形成に際しては、Se、A s、 S e、およびL
iFをそれぞれ別のボートから蒸発させて蒸着し、As
濃度を2.0重量%、LiFをloooppm重量%と
なるようにする。次に、その上に、Se、As、および
Te (赤の増感)から成る50nmの厚さの非晶質半
導体層(図示せず)を形成する。このときのAs濃度は
2.0重量%、Te濃度は10重量%とする。その上に
、Se、Asから成る非晶質半導体層42を形成する。
このときのAs濃度は、1.0重量%とする。その上に
、Se、AsおよびGaF、よりなる200nmの膜厚
の非晶質半導体層43を形成する。このときのAs濃度
は25重量%、GaF、の濃度は、2000ppm重量
%とする。その上に、SeとGaF、よりなる50nm
の非晶質半導体層(図示せず)を形成する。
このときのGaFお濃度は、2000ppmとし、光導
電層全体の膜厚を5μmとする。次に、電子注入阻止層
5として、sb、s、をI XIO’ Torrの不活
性ガス雰囲気中で0.2μmの厚さに蒸着し、阻止型構
造の光導電ターゲットを得る。さらに、これを電子銃を
内蔵した撮像管国体に組込み、光導電型撮像管を得る。
得られた撮像管を実施例1.2と同様に、青色光を当て
たとき増倍率10となる電界で2000時間連続動作さ
せた。連続動作後の暗電流を、実施例1.2と同様にし
て測定した結果、暗電流はlnA以下と良好であった。
また、白キズも発生していなかった。
本実施例により、Teを含む非晶質Se系光導電層にお
いても、本発明が有効であることが判る。
実施例4 ガラス基板1 (第1図参照)上に、Al製の透明光導
電層2を形成し、その上にCe O,を30nmの厚さ
に蒸着し、正孔注入阻止層3を形成する。
その上に、SeとLiFがら成る1100nの厚さの非
晶質半導体(図示せず)を真空蒸着法により形成する。
膜形成に際しては、SeおよびLiFをそれぞれ別のボ
ートから蒸発させて蒸着し、LiFを11000pp重
量%となるようにする。次に、その上に、Se、Asか
ら成る非晶質半導体層42を形成する。このときのAs
濃度は、1.0重量%とする。その上に、Se、Asよ
りなる250nm膜厚の非晶質半導体層43を形成する
。このときのAs濃度は、25重量%とじ、光導電層全
体の膜厚を6μmとする。次に、電子注入阻止層5とし
て、sb、s、を2 X 10−’ Torrの不活性
ガス雰囲気中で0.1μmの厚さに蒸着し、阻止型ター
ゲットを得る。これを電子銃を内蔵した撮像管国体に組
込み、撮像管を得る。
得られた撮像管を実施例1〜3と同様に、青色光を当て
たとき増倍率lOとなる電界で1000時間連続動作さ
せた。連続動作後の暗電流を、実施例1.2と同様にし
て測定した結果、暗電流は1nA以下と良好であった。
また、白キズも発生していなかった。
本実施例により、第1図の5e−As層(1)41が、
必ずしも無くとも、長時間安定な撮像管動作が可能であ
ることが判る。
以上本発明を上記実施例に基づいて具体的に説明したが
、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は勿論である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、非晶質Seを主
体とする光導電層を用いた撮像管において、高電界印加
時の暗電流が低く、かつ、長時間連続動作させても白キ
ズを発生しない効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の非晶質Se系光導電層を用いた撮像
管ターゲットの断面構造の一例を示す図、第2図は、本
発明の実施例の結果を示す説明図である。 l・・・透光性基板 2・・・透光性導電膜 3・・・正孔注入阻止層 4・・・光導電層 5・・・電子注入阻止層 41−・・5e−As (1)層 42−−−8e−As (II)層 43−8e−As (m)層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、透光性基板上に透光性導電膜、正孔注入阻止層、少
    なくとも一部がSeを主体とする非晶質半導体から成る
    光導電層、および電子注入阻止層を少なくとも形成して
    成るターゲットと、電子ビームにより上記ターゲットを
    走査する電子ビーム制御部とを有する撮像管において、
    上記光導電層内の上記電子注入阻止層との界面から、ま
    たは界面近傍から層厚10nm以上・400nm以下の
    領域に、Asを22重量%以上・38重量%以下添加し
    たことを特徴とする撮像管。 2、透光性基板上に透光性導電膜、正孔注入阻止層、少
    なくとも一部がSeを主体とする非晶質半導体から成る
    光導電層、および電子注入阻止層を少なくとも形成して
    成るターゲットと、電子ビームにより上記ターゲットを
    走査する電子ビーム制御部とを有する撮像管において、
    上記光導電層内の上記電子注入阻止層との界面から、ま
    たは界面近傍から層厚12.5nm以上・200nm以
    下の領域に、Asを22重量%以上・36重量%以下添
    加したことを特徴とする撮像管。 3、上記光導電層の上記正孔注入阻止層との界面から、
    または界面近傍から層厚10nm以上・100nm以下
    の領域に、Asを1重量%以上・5重量%以下添加した
    ことを特徴とする請求項1または2記載の撮像管。 4、上記光導電層の上記特定の領域以外の領域に、As
    を1重量%以下添加したことを特徴とする請求項1、2
    または3記載の撮像管。 5、上記光導電層の内部で、電荷のアバランシェ増倍が
    誘起される電界領域で上記撮像管を動作させることを特
    徴とする請求項1、2、3または4記載の撮像管の動作
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010123544A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 撮像装置及び撮像方法

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