JPH0687404B2 - 撮像管及びその動作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像管及びその動作方法に係り、特に良好な光
応答特性を保持した状態で感度を大幅に高めた阻止型接
触を有する光導電膜よりなる撮像管及びその動作方法に
関する。

〔従来の技術〕

既に知られているように、光導電形撮像管に用いられる
ターゲットには、信号電極側および電子ビーム走査側か
らの電荷の注入を阻止した構造の、いわゆる阻止型ター
ゲット（例えば特許第902189号）と、信号電極側と電子
ビーム走査側の双方、あるいはそれらの一方から電荷が
注入される構造の、いわゆる注入型ターゲットがある。
このうち阻止型ターゲットは残像が小さくできるという
特徴を持っているが、光導電膜での増幅作用がないため
これまでに利得が１より大の高い感度を有するものは得
られていない。

一方、注入型ターゲットでは、原理的に入射光子数以上
の電子を外部回路に取りだすことができるので、利得が
１より大の高感度化の可能性があり、すでにnp構造の単
結晶半導体ターゲット板を用いた高感度撮像管（特許第
571503号）や、光導電層のビーム走査側に、走査電子の
注入および走査電子と正孔の再結合が行われる電子注入
再結合層を設けた高感度撮像管ターゲット（特願昭60−
140288号）が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、光導電型撮像管ターゲットの感度を利得を１よ
り大に増加せしめた上記従来技術はいずれも走査電子の
一部を撮像管ターゲットに注入させる方式であるため、
原理上ターゲットの実効蓄積容量が増加し、残像が大き
くなる問題があった。

また、前記特許第571503号明細書に記載されている「半
導体ターゲット板」を有する撮像管では、ｐ型単結晶半
導体層に到達した走査電子がｎ型単結晶半導体層を通り
信号電極に達する平均走行時間をTt,p型単結晶半導体層
における電子の平均寿命時間をTn、走査電子ビームの１
画素走査時間をTeとするとき、Tt＜TnTeの条件を要す
るなどの制約があり、さらにまた、良質の単結晶半導体
基板を得ることは困難であることに加え、単結晶基板と
してSi単結晶を用いる場合は、基板の比抵抗が低いた
め、前記特許広報にも記載されているように、np構造を
モザイク状に分離せざるを得ず、撮像管の解像度を高め
るうえでは好ましくなかった。

本発明の目的は、これら従来の問題点を除去し、低残
像，高解像度で、感度を大幅に高めた撮像管及びその動
作方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、阻止型構造を有する光導電性のターゲット
部に、電荷増倍機能をもつ非晶質半導体層を用いること
により、達成される。

また、そのようなターゲット部に上記非晶質半導体層内
で電荷増倍作用が生ずる電界を印加して撮像管を動作さ
せることにより、達成される。

本発明者等は、Seを主体とする非晶質半導体層に強い電
界をかけると非晶質半導体層の内部で電荷増倍作用が起
こることを発見した。非晶質半導体におけるこのような
増倍現象の確認は、本発明者等によって初めてなされ
た。

第２図は本発明に係る撮像管のターゲット部の原理構成
図である。透光性基板21,透光性電極22,非晶質半導体層
からなる光導電膜24,電子注入阻止層25を示した。

透光性電極22と光導電膜24の間に充分な整流性接触が得
られない場合には、整流性接触補助層23を介在させて整
流性接触の機能を強化するのも有効である。

非晶質半導体層に強い電界を印加したときに非晶質半導
体層内で電荷増倍作用が生じる現象を利用し、さらにこ
のような動作を有効に発生させるようなターゲット構造
とすることにより、残像を増加させることなく利得が１
より大の高い感度を有する撮像管を得ることができる。

特に、前記光導電膜がセレンを主体とする非晶質半導体
層により形成される場合には、前記電荷増倍作用が生じ
る電界領域が少なくとも５×10⁷V/mから２×10⁸V/mの範
囲で撮像管に好適な電荷増倍作用を得ることができる。

第１図は、本発明に係る撮像管の原理的構成例を示して
いる。

撮像管は、透光性基板1,透光性電極2,光導電膜３よりな
るターゲット部を用い、電子ビーム６を放出，加速，偏
向集束する電極群4,9,10をガラス匡体５に真空封入する
ことにより作成される。

カソード４から放出された電子は、加速電極９に加えら
れる電圧により加速され、また偏向集束電極10に加えら
れる電圧により偏向，集束され、電子ビーム６となって
光導電膜３の面を走査する。電子ビームによって走査さ
れている部分では、その電子ビーム，透光性電極２を経
由して外部抵抗7,外部電源８と閉回路が形成され、光導
電膜３は電子ビーム走査側が負電位となる向きに外部電
圧まで充電される。この状態で光11が照射されると、透
光性基板１を透過した光が光導電膜３で吸収され光キャ
リアを生成する。この光キャリアは外部電源８によって
きまる光導電膜３内の電界によって分離され、光導電膜
３内を走行する。撮像管は通常図示の電界配置で用いら
れるため、光キャリアのうち正孔は電子ビーム走査側
に、電子は透光性電極２側へ走行し、前述のように充電
されている光導電膜３の両端の電位差が減少する。

次に電子ビーム６によって走査されたとき、この電位差
の減少分を補うように光導電膜３は再び充電され、この
とき外部抵抗７に流れる電流が信号として取り出され
る。

以上の過程において外部から印加される電界が充分高け
れば、光導電膜３内を走行する光キャリアは強く加速さ
れ、高エネルギーを得てそのエネルギーにより新たな光
キャリア対を生成する。そしてこの光キャリアの数はな
だれ的に増加する。従ってこの場合、光キャリア数が増
倍されない場合と比較して、同じ強さの光に対しても上
記過程による電位差の減少が大きくなり、これに伴い再
充電の過程で流れる電流が大きくなる。即ち信号感度が
高くなることを意味している。

ところで、非晶質半導体層に、内部で電荷増倍作用を生
ぜしめるほどに強い電界を印加すると、整流性接触即ち
正孔注入阻止の機能が不充分となったり、白キズが発生
しやすくなったり、あるいは走査ビームからの電子注入
阻止機能が不充分となって暗電流が増加し、画質が低下
する欠点がある。これらの欠点は、次に述べるように非
晶質半導体層内へ特定の物質を添加して非晶質半導体層
内の電界配分を制御することにより解決できる。

先ず、本発明者らは正孔注入阻止機能を高めたり、キズ
の発生を抑制する目的でSeを主体とする非晶質半導体層
内の少くとも一部にこの非晶質半導体層中で正孔捕獲準
位を形成する物質を含有せしめることが有効であること
を見い出した。又、このような非晶質半導体層中で正孔
捕獲準位を形成する物質としてはLi,Na,K,Mg,Ca,Ba,Tl
およびそれらのフッ化物、およびAl,Cr,Mn,Co,Pb,Ceの
フッ化物からなる群から選ばれた少くとも一者が極めて
有効である。このうちフッ化物については、LiF,NaF,Mg
F₂，CaF₂，BaF₂，AlF₃，CrF₃，MnF₂，CoF₂，PbF₂，Ce
F₂,TlF,KFのような化学量論的組成をもったものでも良
いし、それらからずれた組成比のものでもよい。さらに
詳細に調べた結果、このような非晶質半導体層中で正孔
捕獲準位を形成する物質は、光導電膜の膜厚方向に対し
て、必ずしも均一の濃度で分布している必要はなく、濃
度変化を持っていてもかまわないし、又その一部分にの
み含有させてもよく、特に光入射側に添加した場合に、
電荷増倍機能を損なうことなしに電極界面近傍の電界を
緩和することができるので、その効果は顕著であること
が明らかとなった。

大切なことは、阻止型構造であって、光導電膜を形成す
る非晶質半導体層の少なくともその一部にこの非晶質半
導体層中で正孔捕獲準位を形成する物質のうち少くとも
一者を含有せしめることである。

第５図はSeを主体とする非晶質半導体層の一部にLiFを2
000重量ppm含有せしめたターゲットにおけるキズの発生
状況をLiFを添加しなかったターゲットの場合と比較し
て示したものである。図から明らかなように、LiFを非
晶質半導体層の少くとも一部に含有せしめることによ
り、電荷の増倍作用を損なうことなく光導電膜内の電界
を制御しキズの発生率を大幅に減少出来ることが明らか
である。

上記非晶質半導体層中で上記正孔捕獲準位を形成する物
質の添加効果は、その添加量が少ないと充分でなく、ま
たその添加量が多すぎると上記非晶質半導体層内の電界
が変動しやすく焼付を生じるおそれがある。従って、上
記添加物質の非晶質半導体層内膜厚方向の局所的濃度は
20重量ppm以上10重量％以下であることが望ましい。

更にまた、Seを主体とする非晶質半導体層に、内部で電
荷増倍作用を生ぜしめるほどに強い電界を印加する場
合、走査電子ビームに対する阻止機能を高めるために発
明者らは非晶質半導体層の少くとも一部分に非晶質半導
体層中で電子捕獲準位を形成する物質を含有せしめるこ
とが有効であることを見い出した。この方法によれば走
査電子ビーム側阻止層の膜厚を増加させて電流を小さく
することができ、走査電子ビームに対する阻止機能を強
化する必要が無く、残像が増加して画質を低下させるこ
ともない。また、電荷増倍作用を損うことなく良好な暗
電流特性を得ることができた。

このような、非晶質半導体層中で電子捕獲準位を形成す
る物質としては、酸化銅，酸化インジウム，酸化セレ
ン，酸化バナジウム，酸化モリブデン，酸化タングステ
ン，フッ化ガリウム，フッ化インジウム,Zn,Ga,In,Cl,
I,およびBrから成る群から選ばれた少くとも一者が極め
て有効であることが明らかとなった。

ここで酸化物，フッ化物に関しては、CuO,In₂O₃，Se
O₂，V₂O₅，MoO₃，WO₃，GaF₃，InF₃の様な化学量論的組
成を有するものであっても、またそれらからずれた組成
比を有するものであってもよい。

本発明者らはさらに詳細に調べた結果、このような非晶
質半導体層中で電子捕獲準位を形成する物質を電子ビー
ム走査側近傍に添加すると、電荷増倍機能を損うことな
しに電子ビーム走査側近傍の電界を緩和することができ
るので、その効果が顕著であること、添加する物質は光
導電層の膜厚方向に対して、必ずしも均一の濃度で分布
している必要はなく、濃度変化を持っていてもかまわな
いことが明らかとなった。Seを主体とする非晶質半導体
層の膜厚方向の少くとも一部に添加する前記電子捕獲準
位を形成する物質の濃度が少ない場合には、本発明の効
果は充分ではなく、また、多すぎる場合は焼付が生じや
すくなるおそれがある。

従って、前記非晶質半導体層に添加する電子捕獲準位を
形成する物質の非晶質半導体層の膜厚方向の局所的な濃
度は20重量ppm以上10重量％以下であることが望まし
い。

なお、この添加濃度の値は、添加する物質が複数種類で
ある場合には、その各添加物質の添加量の合計値であ
る。さらにまた上記電子捕獲準位を形成する物質を添加
すると同時に少なくとも電子ビーム走査側近傍の一部に
As又はGeの少くとも一者を添加した層を形成すると、そ
の効果が更に高められることが明らかとなった。

第１表は、本発明を適用しSeを主体とする非晶質半導体
層の走査側近傍の一部分に酸化インジウムを2000重量pp
m、Asを38.8重量％含有せしめたターゲット部（Ｉ）に
おける暗電流特性と本発明を適用しなかったターゲット
部（II）の暗電流特性とを比較して示したものである。
以下、本発明では非晶質半導体層に添加する物質の濃度
はすべて重量比で表わすことにする。表から明らかなよ
うに、本発明を適用した場合には、電荷の増倍作用を損
なうことなくターゲット部内の電界を制御し暗電流を大
幅に減少出来ることが明らかである。

上述してきた、非晶質半導体層内に正孔捕獲準位を形成
する物質を添加する手段と、電子捕獲準位を形成する物
質を添加する手段は組み合せて用いることもできる。

また、第６図は、光導電膜に膜厚がそれぞれ異なるSeを
主体とする非晶質半導体層を用いた撮像管のターゲット
部において、利得１、または10が得られるようなターゲ
ット印加電圧、ならびに該ターゲット電圧印加時の暗電
流と膜厚の関係を示す図である。同図から、非晶質半導
体層の膜厚が0.5μｍ以下になると、暗電流が急激に増
大することがわかる。したがって、この非晶質半導体層
の膜厚は0.5μｍ以上が望ましい。

一方、膜厚が厚くなると１より大の利得を得るために必
要なターゲット印加電圧が高くなり、画面周辺にさざ波
状の模様（以下「さざ波現象」と呼ぶ。）が発生しやす
くなる。このように異常現象は印加電圧が700V以上で発
生しやすくなるので、実用上、この非晶質半導体層の膜
厚は、同図から10μｍ以下が望ましいことがわかる。

また、上記非晶質半導体層中で正孔捕獲準位を形成する
物質および／または電子捕獲準位を形成する物質を含有
せしめてキズの発生率を低減する方法を組合せてもよ
い。さらにまた、光導電膜は必ずしも非晶質半導体層の
単層である必要は無く、電荷増倍機能を有する異なる２
種以上の非晶質半導体層を堆積した構成でも良く、ま
た、結晶半導体層と上記非晶質半導体層を堆積した構成
でも良い。必要なことは、Seを主体とする非晶質半導体
層を少くとも含む光導電膜の内部で電荷の増倍を生じせ
しめて用いる撮像管において、Seを主体とする非晶質層
の全膜厚を0.5μｍ以上10μｍ以下とすることである。

ところで、非晶質半導体層としてSeを主体とする非晶質
半導体材料を用いる場合には、入射光を吸収して光キャ
リア、即ち電子正孔対を発生しうる入射光の長波長側の
限界は、非晶質Seのエネルギーギャップで制限される。
更に、非晶質Seには、入射光を吸収して発生した電子正
孔対の一部が電界により分離して信号電流になるまえに
再結合して消滅してしまうという性質がある。この現象
は入射光が長波長の場合ほど顕著であり、非晶質Se膜内
で電荷増倍作用が生ずるような強電界領域でもこの傾向
はまだ残っている。

これらの問題を解決するには以下に述べる２つの手段が
有効であることがわかった。

先ず第１に本発明者等によれば、Seを主体とする非晶質
半導体層の少くとも一部にTe,Sb,Cd,Biのうち少なくと
も一者を添加した場合に、前記電荷増倍作用が維持さ
れ、長波長光に対しても容易に高感度が得られることが
明らかとなった。この時、Seを主体とする非晶質半導体
層に添加する元素の濃度は膜厚方向に対して一定である
必要はなく、濃度分布を持っていても構わない。第７図
は、同一動作条件下で得られた長波長光に対する感度と
Teの平均添加濃度の関係の一例を示したものである。図
から明らかなように、Te添加濃度が増すにつれて長波長
光に対する感度が増加しており、Teを添加することが極
めて有効であることがわかる。必要なことはTe,Sb,Cd,B
iのうち少なくとも一者を添加することである。添加す
る物質の濃度は撮像管の用途に応じて選択すべきである
が、平均値で0.01重量％以上であることが望ましい。し
かし、添加量が多すぎると、阻止型接触部分の電界が強
くなって暗電流が増加するため撮像管として良好な特性
が得られなくなる。望ましくは添加する物質の濃度の平
均値を50重量％以下とすべきである。又、安定な整流特
性を得るには、例えば第１図に示した光導電膜３がSeを
主体とする非晶質半導体層のみから構成される場合に
は、その光入射側電極界面の部分には上記物質を添加し
ない方が望ましい。

前述の問題を解決するための第２の手段として、非晶質
半導体層自体に電荷発生と電荷増倍の両方の機能を持た
せるのではなく、新たに非晶質半導体層と異なる光キャ
リア発生層を非晶質半導体層に隣接して光導電膜内に設
ける手段がある。この光キャリア発生層で入射光を吸収
させて光キャリアの大部分を発生せしめ、これを非晶質
半導体層に導いて非晶質半導体層内で増倍させれば、非
晶質半導体層内での自由電子と自由正孔の直接的な再結
合による消滅は極めて少いので上記の非晶質半導体層内
部での光キャリア再結合による効率低下の問題を解決で
きる。この手段によれば、光キャリア発生層の材料を目
的に応じて選択することにより、撮像管の用途にかなっ
た分光感度特性を設定することができる。

例えば非晶質Seは真空蒸着法により任意の光キャリア発
生層の上に均質の薄膜形成が容易に出来るので、電荷増
倍層に非晶質Seを用いた光導電膜を有するものは撮像管
のターゲット部として極めて有効である。

このとき、光キャリア発生層を非晶質Se電荷増倍層より
も透明電極側の位置に設けると、非晶質Se内に流入する
電荷はほとんど正孔になるので、光生成される電子の走
行に基づく雑音成分を考慮する必要がなくなり、低雑音
増幅を行ううえでさらに好都合である。

第８図は本発明に係る撮像管を実施する場合のターゲッ
ト部を示す原理構成図である。透光性基板81,透光性電
極82,光を吸収して電荷を生ずる光キャリア発生層86,電
荷増倍層として働く非晶質半導体層84,電子注入阻止層8
5を示してある。透光性電極82と光キャリア発生層86と
の界面に、透光性電極82から光キャリア発生層86への正
孔注入を阻止するための充分な整流性接触が得られない
場合には、整流性接触補助層83を介在させて整流性接触
の機能を強化することも有効である。

光キャリア発生層を構成する材料は、光吸収係数が大
で、かつ光電変換効率の大きなものであることはいうま
でもないが、必ずしも非晶質材料である必要はなく、結
晶性材料でもかまなわい。具体的には、たとえばカルコ
ゲナイド系非晶質半導体，テトラヘドラル系非晶質半導
体,III−Ｖ族化合物半導体,II−VI族化合物半導体もし
くはそれらの化合物などを用い得る。この場合、高電界
下で透光性電極から光キャリア発生層への正孔の流入は
阻止されているが、光キャリア発生層から非晶質半導体
層への正孔の流入は容易でなければならないことが重要
である。

光キャリア発生層から電荷増倍層へのキャリアの走行が
スムースに行われない場合には、光キャリア発生層と電
荷増倍層との間に光キャリア発生層とは組成の異なる化
合物材料からなる中間層を挿入してキャリア走行性を向
上させることも有効である。この中間層として例えばSe
を主体とする非晶質半導体層にビスマス，カドミウムま
たはそれらのカルコゲン化物，テルル，スズ等のバンド
・ギャップを変化させる物質や、ヒ素，ゲルマニウム，
アンチモン，インジウム，ガリウムまたはそれらのカル
コゲン化物，硫黄，塩素，ヨウ素，臭素，酸化銅，酸化
インジウム，酸化セレン，酸化バナジウム，酸化モリブ
デン，酸化タングステン、フッ化ガリウム，フッ化イン
ジウム等の負の空間電荷を形成する物質を添加して光導
電膜内の電界強度の分布を変化させる層を用いるのが効
果的である。

いずれにせよ上記中間層の目的は、高電界下で電荷増倍
層から光キャリア発生層への電子の流入および光キャリ
ア発生層から非晶質半導体層への正孔の流入を容易なら
しめるものであって、中間層を形成する材料は必ずしも
上記の元素，添加物に限られるものではない。

第９図は本発明に係る撮像管を実施する場合のターゲッ
ト部の原理的構成図である。透光性基板91、透光性電極
92、光を吸収して電荷を生ずる光キャリア発生層96、電
荷増倍層として働く非晶質半導体層94、電子注入阻止層
95が図示してあり、透光性電極92と光キャリア発生層96
との界面に、透光性電極92から光キャリア発生層96への
正孔注入を阻止するための充分な整流性接触が得られな
い場合には、整流性接触補助層93を介在させて整流性接
触の機能を強化することが有効であることは、第８図の
説明で述べたのと同様である。第９図では上記した中間
層97の位置を原理的に示している。

この中間層に関し、膜中の電界強度を変化させる目的で
は、テトラヘドラル系材料からなる非晶質半導体層へII
I族,V族などの伝導型を変調できる物質を微量添加する
ことも有効であった。

本発明者らは、光キャリア発生層について更に検討を加
え、以下に示す二者が好適であることを見い出した。

第一に、Zn,Cd,HgおよびPbよりなる第１の群のうちの少
なくとも一つの元素と、O,S,SeおよびTeよりなる第２の
群のうちの少なくとも一つの元素とを組み合わせたもの
をキャリア発生層の主体的な材料とすれば、このキャリ
ア発生層により高い光電変換効率が得られる。そして、
元素の組合せや組成比率によって光学的バンドギャップ
幅を調節でき、分光感度の制御ができるので、前記の光
キャリア発生層の材料として極めて優れている。

この光キャリア発生層の材料としては、例えば、ZnS,Cd
S,ZnSe,CdSe,ZnTe,CdTe,HgCdTe,PbOおよびPbSの少なく
とも一つを主体とする材料が好ましい。

また、例えば光キャリア発生層にCdSeや、CdS,ZnCdTe,C
dTeなどを使用したターゲットは可視光および近赤外光
領域での撮像に適しており、PbSやHgCdTeなどを用いた
ものは赤外線撮像用に適している。また光キャリア発生
層にPbOなどを使用したターゲットはＸ線イメージ用に
適している。

本発明に係る光キャリア発生層は、下地基板を加熱した
状態での真空蒸着や、アルゴンなどの不活性ガスや成分
元素を含む反応ガスの存在下でのスパッタリングなどに
より形成が可能である。また、光キャリア発生層を形成
した後に、O₂,S,Se,Teなどのガス雰囲気中で加熱処理を
行うこともできる。

更に、本発明者が検討を加えた結果、光導電膜のうち入
射光を吸収して光キャリアの大部分を生成する層を、非
晶質テトラヘドラル系材料を主体としF,H,Cl、のうち少
なくとも一者を含有する非晶質半導体で置き換え、電荷
増倍層と組合せることにより、上記の非晶質半導体層内
部での光キャリア再結合による効率低下の問題を改善し
た極めて高い感度を有する撮像管を実現できることを見
出した。

入射光の大部分は、非晶質テトラヘドラル系材料からな
る光キャリア発生層内部で吸収されて電子正孔対を発生
する。フッ素，塩素などのハロゲンまたは水素を含む非
晶質テトラヘドラル系材料は内部欠陥が極めて低く抑え
られるので高い光電変換効率が得られ、しかも膜形成条
件やハロゲンまたは水素含有量，複数のテトラヘドラル
系材料との混晶化などによって光学的バンドギャップ幅
を調節できるので、薄い膜厚で効率良く信号光を吸収さ
せることができる。なかでも、水素をふくむ非晶質シリ
コンは可視領域の光に対する吸収率が高く、さらに、非
晶質Seと異なり、層内で吸収されたフォトンはほとんど
すべて自由電子と自由正孔に分離されるので、上記の光
キャリア発生層の材料として極めて優れている。

この場合、光キャリア発生層は、テトラヘドラル系材料
の、フッ素，塩素などのハロゲンまたは水素を含む雰囲
気中での反応性スパッタリングや、テトラヘドラル系元
素の水素化物，フッ化物，塩化物を含むガスの分解など
によって形成出来る。

たとえば、水素を含む非晶質シリコンは、堆積下地基板
を100〜300℃に保持し、不活性ガスと水素の混合雰囲気
中でシリコンを反応性スパッタリングする方法や、モノ
シラン，ジシランなどのシリコンを含有するガスを、プ
ラズマ放電，光，電磁界あるいは熱などのエネルギーを
与えて分解する方法などにより形成できる。

さらに、シリコンとゲルマニウム、あるいはシリコンと
炭素の混合物をスパッタリングしたり、モノシランと同
時にゲルマニウムを含むゲルマンや炭素を含むメタン，
アセチレンなどを混合導入して分解させることにより、
エネルギーギャップが非晶質シリコンより狭い非晶質シ
リコンゲルマニウム化合物や、エネルギーギャップが非
晶質シリコンより広い非晶質シリコン炭素化合物を得る
ことも出来、撮像管の分光感度特性を調整することが出
来る。

このとき、非晶質シリコン層と非晶質半導体層の間に、
エネルギーバンド構造あるいは電解強度を変化させた中
間層を介在させて、非晶質シリコン層から非晶質半導体
層への光キャリアの受渡しをより円滑にすることで、本
発明は一層効果を発揮することは前述の場合と同様であ
った。

この中間層として、前述したSeを主体とする非晶質半導
体層に特定の物質を添加した層、あるいは、非晶質テト
ラヘドラル系材料へIII族,V族などの伝導型を変調でき
る物質，ゲルマニウム，炭素，窒素，スズなどを混合さ
せてバンド・ギャップ，空間電荷を制御する層あるいは
それらを組み合せたものを用いることも効果的であっ
た。

以上本発明に係る撮像管を種々の改良発明の態様と共に
説明してきたが、以上の態様をそれぞれ組み合せて撮像
管を実施することができることはもちろんであり、更に
そのような撮像管を本発明に係る撮像管の動作方法によ
り動作し得ることはいうまでもない。

ここで第10図に、本発明に係る撮像管を用いた白黒カメ
ラの構成例を示す。図に示されるようにカメラは光学像
を形成するための光学系101、電子ビームの偏向，集束
用コイルと撮像管を含むコイルアセンブリ102、それか
ら得られる映像信号電流を増幅し、所定の規格の映像信
号にして処理するための回路部分103、同期信号を発生
し、また電子ビームを偏向させるための偏向増幅回路を
含む回路部分104及び電源部105よりなる。

３管式カラーカメラの場合には、周知のように第10図の
構成がR,G,B、３色に対応する３系統の並列となり、更
に色信号を処理する回路部分がそれに付加される。本発
明に係る撮像管は、例えば第10図に示される基本的構成
を有するカメラに適用されることにより、高精細度テレ
ビ映像を実現することができるだけではなく、幅広い映
像ニューメディアを開拓し得るものである。

〔作用〕

第３図により本発明に係る撮像管の非晶質半導体層にお
ける電荷増倍作用を説明する。第３図は、透光性ガラス
基板上に、順次、透光性Ｎ型電極，非晶質Se層，Sb₂S₃
層を堆積した撮像管のターゲット部における出力信号電
流とターゲット電圧との関係を示した図である。同図は
透光性Ｎ型電極がSb₂S₃層に対して正電位になるように
電圧を印加した状態で、透光性ガラス基板側から光を照
射した場合の光信号電流と印加電圧の関係を示したもの
であり、ターゲット電圧は電界強度で示してある。

透光性Ｎ型電極と非晶質Se層の界面には正孔の注入を阻
止する向きの整流作用があり、また、Sb₂S₃層は走査電
子が非晶質Se層に流入するのを防止する作用があるの
で、本撮像管ターゲットは、いわゆる阻止型ターゲット
として動作する。同図から明らかなように、信号電流と
印加電圧の関係はA,B,Cの３つの領域からなっている。

第３図の動作領域Ｃが本発明に係る撮像管の有する動作
領域である。動作領域Ｃの説明に先立ち、他の動作領域
ＡおよびＢについて説明する。

まず第３図の領域Ａの動作を説明する。例えば第２図の
透光性基板21,透光性電極22及び整流性接触補助層23を
透過した入射光子は非晶質半導体層からなる光導電膜24
で電子正孔対を発生させる。ターゲット電界を零から増
加させてゆくと、発生した電子正孔対の一部は分離さ
れ、電子は透光性電極22に向い、正孔は電子注入阻止層
25に到達し走査電子ビームによって読み取られる。この
ため信号電流はターゲット電界が強くなるに従って増加
する。以上が第３図の領域Ａの動作である。領域Ａの動
作では、非晶質半導体層からなる光導電膜24に発生する
電子正孔対の数が入射光子数以上になることはなく、ま
た、非晶質半導体層からなる光導電膜24の電界は充分に
強くなく電子正孔の再結合が活発に行われる状態である
ため、ターゲットの利得は１以下である。当然この場合
はターゲット内での増幅作用はない。

続いて第３図の領域Ｂの動作について説明する。ターゲ
ット部の電界が、入射光子により発生した電子正孔対の
ほとんどを分離し、それぞれを再結合させることなく透
光性電極22および電子注入阻止層25に向けて走らせるに
必要な強さになると、信号電流は飽和する傾向を示しは
じめ、それ以上に電界を強くしても信号電流の大きな増
加は得られなくなる。以上が第３図の領域Ｂの動作であ
る。領域Ｂの動作では、前述の領域Ａの動作に比べ再結
合は減るが、非晶質半導体層からなる光導電膜24に発生
する電子正孔対の数が入射光子数以上になることはない
ためターゲットの利得は最大時でも１である。すなわち
領域Ｂの場合もターゲットでの増幅作用はない。前述の
（従来の技術）の項で述べた阻止型ターゲットはここに
述べた領域Ｂの範囲で動作させている。

次に本発明に係る撮像管の有する動作領域である第３図
の領域Ｃについて説明する。本発明者らは前述の領域Ｂ
からさらにターゲット電界を強めてゆくと、第２図の非
晶質半導体層からなる光導電膜24の中で電荷増倍作用を
生じ、信号電流が急激に増加して利得が１以上になる効
果を得ることができることを見い出した。本発明では上
述の領域Ｃで生じる電荷増倍の効果を利用した撮像管の
ターゲット部に用いる光導電膜の高感度化を図るもので
ある。

第３図の領域Ｃの動作電界で発生する電荷増倍作用の物
理的解釈はまだ充分解明されていない。しかし第４図に
示す本実施例のターゲット電界と暗電流及び残像の関係
では、領域Ｂに比べ利得が１以上となる本発明の領域Ｃ
での残像増加は全く認められず、また領域Ｃの中でも極
端に利得が高くなる電界領域を除いては暗電流の増加が
少ないことから、本発明に係る撮像管における電荷増倍
作用は、前述の従来の技術の項で述べた電荷注入による
増幅作用でないことは明らかであり、非晶質半導体を使
用した阻止形ターゲットに強い電界を印加した時に生じ
る従来知られていなかった増幅作用である。

第２図に示す構造の撮像管ターゲットに〔問題点を解決
するための手段〕の項で述べたような向きに領域Ｃに相
当する電界を印加する。この状態で撮像管ターゲットの
ガラス基板側から光を照射すると、入射光の大部分は、
非晶質半導体層の主として透光性電極側で吸収されて電
子正孔対を発生する。このうち電子は透光性電極側へ流
れるが、正孔は非晶質半導体層内を電子注入阻止層へむ
けて走行する。従って、正孔が非晶質半導体層内を高電
界下で走行する際に電荷増倍作用を起こさせ、所望の特
性を得るほどに非晶質半導体層を厚くしておけば電荷の
増倍がおこり、阻止形ターゲットの低残像性を維持した
ままで利得が１より大の高感度を得ることができる。

このような高電界印加時の電荷増倍作用は、結晶半導体
ではアバランシエ増幅現象としてすでに知られている
が、結晶半導体ではマイクロプラズマの発生があり、ま
た暗電流が10^-9A/mm²と大きく、素子の断面積が大きい
場合は暗電流を低く抑えられない等の問題からこれまで
撮像管などの２次元光電変換デバイスとして実用化され
た例は無い。一方、一般に非晶質半導体では内部欠陥が
多いためこのような現象は起らないと考えられており、
事実これまでに非晶質半導体における増幅現象の開示例
はなかった。しかしながら、本発明者等の詳しい検討の
結果、非晶質半導体においては電荷増倍作用が存在し、
しかも、大面積でありながら暗電流が結晶半導体の100
分の一以下であることを発見した。

さらに、発明者等が詳しく調べたところでは、非晶質半
導体中での電荷増倍作用は正孔に対しては非常に顕著で
あるのに対して、電子に対しては僅かであることがわか
った。通常の光導電型撮像管は光導電膜中を正孔が走行
する動作方式のデバイスである。従って、非晶質半導体
における上記現象を光導電型撮像管に利用すれば、低雑
音で、かつ効率良く電荷の増幅を行うことができる。さ
らに、非晶質半導体は均質かつ大面積の薄膜形成が容易
であり、簡単なプロセスで撮像管のターゲット部形成が
可能であるなど、非晶質半導体材料を用いた本発明に係
る撮像管及びその動作方法は極めて有効である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳しく説明する。本発明に
係る撮像管は第１図に示す如く構成される。

実施例1. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらにこの透光性電極の上に非晶質Seを0.1〜６
μｍの厚さに真空蒸着して非晶質半導体層とする。非晶
質Seの上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torr
の不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚さに蒸着し、阻止形
構造の光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例2. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにこの透光性電極の上にSeとAs、また
はSeとGeからなる膜厚の0.1〜６μｍの非晶質半導体層
を真空蒸着法により形成する。膜形成にさいしては、Se
とAs₂Se₃、またはSeとGeをそれぞれ別々のボートから同
時に蒸発させて基板に蒸着し、AsまたはGeの濃度が平均
２重量％となるようにする。その上に電子注入阻止層と
してSb₂S₃を１×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気で800Åの
厚さに蒸着し、阻止形構造の光導電型撮像管のターゲッ
ト部を得る。

実施例3. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上に、SeとAsとGeからなる膜厚の0.5
〜６μｍの非晶質半導体層を形成する。膜形成にさいし
ては、Se,As₂Se₃,GeSeをそれぞれ別々のボートから同時
に蒸発させて基板に蒸着し、AsとGeの総量が平均３重量
％となるようにする。さらにその上に電子注入阻止層と
してSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で800Å
の厚さに蒸着し、阻止形構造の光導電型撮像管のターゲ
ット部を得る。

上記実施例1,2および３により得た撮像管のターゲット
部を電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型
撮像管を得る。得られた撮像管を８×10⁷V/m以上のター
ゲット電界で動作させると非晶質半導体層内で信号増幅
が起こり、例えば1.2×10⁸V/mのとき利得約10の出力が
得られる。

また、前記実施例1,2および３において、透光性電極と
非晶質半導体層の間に整流性接触補助層として例えば膜
厚300Åの酸化セリウムの真空蒸着膜を介在せしむるこ
ともできる。この場合、透光性電極からの正孔注入阻止
機能が向上するのでより高い電界での動作ができ、電荷
増倍率10以上の感度が得られる。

実施例4. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらにこの透光性電極の上に蒸発法により非晶質
Se層を１〜３μｍの厚さに形成して非晶質半導体層とす
る。この上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Tor
rの不活性ガス雰囲気中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻止
形構造の光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例5. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにこの透光性電極の上にCeO₂を0.03μ
ｍの厚さに蒸着する。その上に膜厚0.5〜２μｍの厚さ
の非晶質Se層を真空蒸着法で形成して非晶質半導体層と
する。その上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を１×10^-1T
orrの不活性ガス雰囲気中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻
止形構造の光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例6. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成する。この透光性電極の上に順次GeO₂を0.015μｍ、C
eO₂を0.015μｍの厚さに蒸着する。その上に真空蒸着法
により0.02〜0.06μｍの厚さの非晶質Se層も形成する。
次にSeとLiFをそれぞれ別々のボートから蒸発させ0.02
〜0.06μｍの厚さの非晶質層を形成する。この時、LiF
の濃度は4000重量ppmとし膜厚方向に一定に分布させ
る。その上に非晶質Se層を真空蒸着法により形成し全体
の膜厚を１〜８μｍとする。非晶質Se層の上に電子注入
阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気
中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻止形構造の光導電型撮
像管のターゲット部を得る。

実施例7. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上にCeO₂を0.03μｍの厚さに蒸着す
る。さらにその上にSe,AsとLiFからなる膜厚0.02〜0.04
μｍの非晶質半導体層を真空蒸着法により形成する。膜
形成にさいしては、Se,As₂Se₃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の濃度が３〜
６重量％,LiFの濃度が平均3000〜6000重量ppmとなるよ
うにする。その上にSe,AsとLiFからなる膜厚0.03〜0.04
5μｍの非晶質半導体層を真空蒸着法により形成する。
この時のAs濃度は２〜５重量％、LiFの濃度は平均15000
重量ppmとする。その上にSeとAsからなる非晶質半導体
層を真空蒸着法により形成し全体の膜厚を１〜４μｍと
する。この時のAs濃度は１〜３重量％とする。その上に
電子注入阻止層としてSb₂S₃を１×10^-1Torr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
導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例8. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上に、SeとLiFからなる膜厚の0.02〜
0.03μｍの非晶質半導体層を真空蒸着法により形成す
る。膜形成にさいしては、Seと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、LiFの濃度が平均200
0重量ppmとなるようにする。その上にSeとLiFからなる
膜厚0.03〜0.04μｍの非晶質半導体層を真空蒸着法によ
り形成する。この時のLiFの濃度は平均8000〜15000重量
ppmとする。さらにSeとTeをそれぞれ別々のボートから
蒸発させ膜厚0.02〜0.04μｍの非晶質半導体層を形成す
る。この時、Te濃度は５〜15重量％とする。次にその様
な非晶質Se層を真空蒸着法により形成し全体の膜厚が１
〜４μｍの厚さになるようにする。さらにその上に電子
注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰
囲気中で0.08μｍの厚さに蒸着し、阻止型構造の光導電
型撮像管のターゲット部を得る。

実施例4,5,6,7および８により得た撮像管のターゲット
部を電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型
撮像管を得る。得られた撮像管を７×10⁷V/m以上の電界
で動作させると非晶質光導電層内で信号増幅が起こり、
例えば、膜厚２μｍのターゲットの場合に1.2×10⁸V/m
のとき利得10以上の出力が得られた。

実施例9. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらにこの透光性電極の上にSeとTeをそれぞれ別
々のボートから１〜２μｍの厚さに真空蒸着する。この
時Te濃度は0.01重量％とし膜厚方向に一定に分布させ
る。このSeを主体とした非晶質半導体層の上に電子注入
阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気
中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻止形構造の光導電型撮
像管のターゲット部を得る。

実施例10. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成する。この透光性電極の上にSeとTeをそれぞれ別々の
ボートから１〜３μｍの厚さに真空蒸着する。この時Te
濃度は、蒸着を開始する時点では０重量％とし、蒸着が
進むにつれて次第に増加させ、膜全体の平均濃度が0.1
重量％となるようにする。この光導電層の上に電子注入
阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気
中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻止形構造の光導電型撮
像管のターゲット部を得る。

実施例11. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成する。この透光性電極の上にSeとAs、またはSe
とGeからなる膜厚0.01〜１μｍの層を真空蒸着法により
形成する。膜形成にさいしては、SeとAs₂S₃、またはSe
とGe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またはGeの濃度が平均３重量％となるようにす
る。次に、SeとTeまたはSb、及びAsまたはGeとからなる
膜厚0.01〜0.06μｍの層を真空蒸着法により形成する。
膜形成にさいしては、Se,TeまたはSb、及びAs₂Se₃また
はGeをそれぞれ別々のボードから同時に蒸発させて蒸着
し、TeまたはSbの濃度が平均10〜15重量％、AsまたはGe
の濃度が平均２重量％となるようにする。さらにSeとA
s、またはSeとGeからなる層を真空蒸着法により形成し
全体の膜厚を２〜３μｍとする。膜形成にさいしては、
SeとAs₂Se₃、またはSeとGe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またはGeの濃度が平均２重
量％となるようにする。その上に電子注入阻止層として
Sb₂S₃を１×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で0.08μｍ
の厚さに蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲ
ット部を得る。

実施例12. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上にSeとAsとGeからなる膜厚0.5〜１
μｍの層を形成する。膜形成にさいしては、SeとAs₂S
e₃,Ge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とGeの総濃度が平均３重量％となるようにす
る。これを第１層とする。次に、第１層の上に第２層と
してSe,AsとTe,Sb,Cd,Biのうち少くとも一者とからなる
膜厚0.01〜0.06μｍの層を真空蒸着法により形成する。
膜形成にさいしては、Se,As₂Se₃及びTe,Sb,Cd,Biのうち
少くとも一者をそれぞれ別々のボートから同時に蒸発さ
せて蒸着する。第２層内のTe,Sb,Cd,Biの濃度は膜厚方
向で変化させる。第２層の蒸着開始時点での濃度は０重
量％とし、蒸着が進むにつれて次第に増加させ、第２層
蒸着の中間時点での濃度が極大値となるようにする。そ
の後濃度を次第に減少させ、第２層の蒸着終了時点で
は、濃度が再度０重量％となるようにする。この時第２
層内のAs濃度は平均２重量％とし、Te,Sb,Cd,Biの一者
又は複数の総濃度が第２層内の平均で15〜45重量％とな
るようにする。以上で第２層の蒸着を終わる。第２層の
上に第３層としてSeとAs、またはSeとGeからなる層を真
空蒸着法により形成し全体の膜厚を２〜３μｍとする。
膜形成にさいしては、SeとAs₂Se₃またはGe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またはGeの
濃度が平均２重量％となるようにする。さらにその上に
電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガ
ス雰囲気中で0.08μｍの厚さに蒸着し、阻止型構造の光
導電型撮像管のターゲット部を得る。

上記実施例9,10,11,12により得た撮像管のターゲット部
を電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型撮
像管を得る。得られた撮像管を８×10⁷V/m以上ターゲッ
ト電界で動作させると非晶質半導体層内で信号増幅が起
こり、例えば1.2×10⁸V/mのとき量子効率10以上の出力
が得られる。

また、上記実施例9,10,11,12において、透光性電極と非
晶質半導体層の間に整流性接触補助層として例えば膜厚
0.03μｍの酸化セリウムの真空蒸着膜を介在せしむるこ
ともできる。この場合、透光性電極からの正孔注入阻止
機能が向上するので、より高い電界での動作ができ、さ
らに高感度が実現できる。

実施例13. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらにこの透光性電極の上にSeとLiFをそれぞれ
別々のボートから蒸発させ１〜６μｍの厚さに真空蒸着
する。この時,LiFの濃度は500重量ppmとし膜厚方向に一
定に分布させる。この上に電子注入阻止層としてSb₂S₃
を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で0.1μｍの厚さ
に蒸着し、阻止形構造の光導電型撮像管のターゲット部
を得る。

実施例14. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにこの透光性電極の上にSeとCaF₂から
なる膜厚0.01〜0.045μｍの層を真空蒸着法により形成
する。膜形成にさいしてはSeとCaF₂をそれぞれ別々のボ
ートから同時に蒸発させて基板に蒸着し、CaF₂の濃度が
平均3000重量ppmとなるようにする。その上にSeを蒸着
し全体の膜厚を１〜６μｍとする。その上に電子注入阻
止層としてSb₂S₃を１×10^-1Torr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型撮像
管のターゲット部を得る。

実施例15. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成する。この透光性電極の上にSeを0.02〜0.06μｍの厚
さに蒸着する。次にSeとKFをそれぞれ別々のボートから
蒸発させ0.02〜0.06μｍの厚さに真空蒸着する。この
時、KFの濃度は500重量ppmとし膜厚方向に一定に分布さ
せる。その上にSe層を真空蒸着法により形成し全体の膜
厚を１〜３μｍとする。Se層の上に電子注入阻止層とし
てSb₂S₃を２×10^-1Torr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型撮像管のターゲ
ット部を得る。

実施例16. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにこの透光性電極の上にSe,AsとLiFか
らなる膜厚0.01〜0.045μｍの層を真空蒸着法により形
成する。膜形成にさいしては、Se,As₂Se₃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の
濃度が３〜６重量％、LiFの濃度が平均2000〜6000重量p
pmとなるようにする。その上にSe,AsとLiFからなる膜厚
0.03〜0.045μｍの層を真空蒸着法により形成する。こ
の時のAs濃度は２〜3.5重量％、LiFの濃度は平均10000
重量ppmとする。その上にSeとAsを真空中で蒸着し全体
の膜厚を１〜４μｍとする。この時のAs濃度は１〜３重
量％とする。この上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を１
×10^-1Torr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型撮像管のターゲット部を得
る。

実施例17. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上に、SeとLiFからなる膜厚0.01〜0.0
15μｍの層を真空蒸着法により形成する。膜形成にさい
しては、Seと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、LiFの濃度が平均3000重量ppmとなるよ
うにする。その上にSeとLiFからなる膜厚0.03〜0.045μ
ｍの層を真空蒸着法により形成する。この時のLiFの濃
度は平均8000〜15000重量ppmとする。さらにSeとTeをそ
れぞれ別々のボートから蒸発させ膜厚0.02〜0.05μｍの
層を形成する。この時、Te濃度は５〜15重量％とする。
次にSeを蒸着し全体の膜厚が１〜４μｍの厚さになるよ
うにする。さらにその上に電子注入阻止層としてSb₂S₃
を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で0.08μｍの厚さ
に蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット部
を得る。

上記実施例13,14,15,16,17により得た撮像管ターゲット
部を電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型
撮像管を得る。得られた撮像管を８×10⁷V/m以上の電界
で動作させると非晶質光導体層内で信号増幅が起こり、
例えば1.2×10⁸V/mのとき量子効率10以上の出力が得ら
れた。

また、実施例13,14,15,16,17において、透光性電極と非
晶質半導体層の間に整流性接触補助層として例えば膜厚
0.03μｍの酸化セリウムの真空蒸着膜を介在せしむるこ
ともできる。この場合、透光性電極からの正孔注入阻止
機能が更に向上するので、より高い電界での動作がで
き、さらに高感度が実現できる。

実施例18. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成する。この透光性電極の上に非晶質Se半導体層を真空
蒸着法により形成する。

さらにこの上にSeとSeO₂をそれぞれ別々のボートから蒸
発させ0.02〜0.06μｍの厚さに真空蒸着する。この時、
SeO₂の濃度は2500ppmとし膜厚方向に一定分布させる。
この上にSeを0.05〜0.06μｍの厚さに蒸着し、上記Seを
主体とする非晶質半導体層全体の膜厚は１〜６μｍとす
る。この上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Tor
rの不活性ガス雰囲気中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻止
形構造の光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例19. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成する。この透光性電極の上に非晶質Se半導体層を真空
蒸着法により形成する。その上にAs₂Se₃，GaF₃をそれぞ
れ別々のボートから蒸発させ0.03〜0.06μｍの厚さに真
空蒸着する。この時、GaF₃の濃度は2000ppmとし膜厚方
向に一定に分布させる。上記Seを主体とする非晶質半導
体層全体の膜厚は１〜６μｍとなるようにする。この上
に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性
ガス雰囲気中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻止形構造の
光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例20. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成する。この透光性電極の上にSeとCaF₂からなる
膜厚0.01〜0.05μｍの層を真空蒸着法により形成する。
膜形成にさいしては、SeとCaF₂をそれぞれ別々のボート
から同時に蒸発させて蒸着し、CaF₂の濃度が平均6000pp
mとなるようにする。その上に非晶質Se層を真空蒸着法
により形成し、次にAs₂Se₃をボートから蒸発させ0.03〜
0.06μｍの厚さに真空蒸着する。さらにその上にSeとCa
F₂をそれぞれ別々のボートから蒸発させ0.02〜0.06μｍ
の厚さに真空蒸着する。この時、GaF₃の濃度は4000ppm
とし膜厚方向に一定に分布させる。上記Seを主体とする
非晶質半導体層全体の膜厚は１〜６μｍとする。その上
に電子注入阻止層としてSb₂S₃を１×10^-1Torrの不活性
ガス雰囲気中で0.08μｍの厚さに蒸着し、阻止型構造の
光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例21. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにこの透光性電極の上にSe,AsとLiFか
らなる膜厚0.01〜0.06μｍの層を真空蒸着法により形成
する。膜形成にさいしては、Se,As₂Se₃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の濃
度が３〜６重量％、LiFの濃度が平均3000〜6000ppmとな
るようにする。その上にSe,AsとLiFからなる膜厚0.03〜
0.05μｍの層を真空蒸着法により形成する。この時のAs
濃度は２〜3.5重量％、LiFの濃度は平均15000ppmとす
る。その上にSeとAs₂Se₃をそれぞれ別々のボートから同
時に蒸発させてAs濃度１〜３重量％の非晶質半導体層を
形成する。その上にAs₂Se₃，In₂O₃をそれぞれ別々のボ
ートから蒸発させ0.01〜0.1μｍの厚さに真空蒸着す
る。この時、In₂O₃の濃度は700ppmとし膜厚方向に一定
に分布させる。その上にSeとAs₂Se₃をそれぞれ別々のボ
ートから同時に蒸発させて0.01〜0.06μｍ厚さに蒸着す
る。この時のAs濃度は１〜３重量％とする。上記Seを主
体とする非晶質半導体層全体の膜厚は１〜６μｍとす
る。その上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を１×10^-1Tor
rの不活性ガス雰囲気中で0.08μｍの厚さに蒸着し、阻
止型構造の光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例22. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上に、SeとLiFからなる膜厚0.03〜0.0
6μｍの層を真空蒸着法により形成する。膜形成にさい
しては、Seと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、LiFの濃度が平均4000ppmとなるように
する。その上にSeとLiFからなる膜厚0.03〜0.05μｍの
層を真空蒸着法により形成する。この時のLiFの濃度は
平均8000〜10000ppmとする。さらにSeとTeをそれぞれ別
々のボートから蒸発させ膜厚0.02〜0.06μｍの層を形成
する。この時、Te濃度は５〜15重量％とする。その上に
真空蒸着法により非晶質Se層を形成する。その上にAs₂S
e₃，In₂O₃をそれぞれ別々のボートから蒸発させ0.03〜
0.09μｍの厚さに真空蒸着する。この時、In₂O₃の濃度
は500ppmとし膜厚方向に一定に分布させる。次にSeとIn
₂O₃をそれぞれ別々のボートから蒸発させ0.02〜0.2μｍ
厚さに真空蒸着する。この時、In₂O₃の濃度は1000ppmと
し膜厚方向に一定に分布させる。上記Seを主体とする非
晶質半導体層全体の膜厚は１〜６μｍとする。さらにそ
の上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不
活性ガス雰囲気中で0.1μｍの厚さに蒸着し、阻止型構
造の光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例18,19,20,21,22により得た撮像管ターゲット部を
電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型撮像
管を得る。得られた撮像管を８×10⁷V/m以上の電界で動
作させると非晶質半導体層内で信号増幅が起こり、例え
ば1.2×10⁸V/mのとき量子効率10以上の出力が得られ
た。

また、上記実施例18,19,20,21,22において、透光性電極
と非晶質半導体層の間に整流性接触補助層として例えば
膜厚0.03μｍの酸化セリウムの真空蒸着膜を介在せしむ
ることもできる。この場合、透光性電極からの正孔注入
阻止機能が更に向上するので、より高い電界での動作が
でき、さらに電荷増倍率を更に高めることができる。

実施例23. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらに透光性電極の上に光キャリア発生層
として膜厚0.01〜１μｍのカルコゲナイド非晶質半導体
またはテトラヘドラル系非晶質半導体、またはIII−Ｖ
族化合物半導体、またはII−VI族化合物半導体層を形成
する。さらにその上に非晶質Seを0.5〜６μｍの厚さに
真空蒸着する。非晶質Se層の上に電子注入阻止層として
Sb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの
厚さに蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲッ
ト部を得る。

実施例24. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにその上に実施例23と同じ光キャリア
発生層を設け、さらにその上に非晶質SeとAs、またはSe
とGeからなる膜厚0.5〜６μｍの非晶質半導体層を真空
蒸着する。その上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×1
0^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚さに蒸着
し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット部を得
る。

実施例23および24により得た撮像管のターゲット部を電
子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型撮像管
を得る。得られた撮像管を、８×10⁷〜２×10⁸V/mの電
界で動作させると非晶質光導体層内で信号増幅が起こ
り、例えば1.2×10⁸V/mのとき、入射光がすべて信号電
流に変換された場合の10倍の出力が得られた。

また実施例23および24において、透光性電極と非晶質半
導体層の間に整流性接触補助層として例えば膜厚300Å
の酸化セリウムの真空蒸着膜などを介在せしむることも
できる。この場合、透光性電極からの正孔注入阻止機能
が向上するので、より高い電界での動作が出来、電荷増
倍率10以上の感度が得られる。

実施例25. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにその上に正孔注入阻止層として水素
を含む非晶質シリコン窒化物の薄層を100〜1000Å堆積
する。次に、基板を200〜300℃に保持した状態で、モノ
シランをグロー放電分解することにより、水素を含む非
晶質シリコンを0.5〜３μｍ堆積する。さらに、その上
に中間層として、ヒ素を20％含むSeを300Å蒸着し、引
き続きヒ素を２％含むSeを0.5〜６μｍの厚さに真空蒸
着する。非晶質Se層の上に電子注入阻止層としてSb₂S₃
を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚さに
蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット部を
得る。

実施例26. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上に正孔注入阻止層として水素を含む
非晶質シリコン窒化物の薄層を100〜1000Å堆積する。
次に、基板を200〜300℃に保持した状態で、モノシラン
とジボランの混合ガスをグロー放電分解することによ
り、ボロンを5ppmを含む非晶質シリコンを0.5〜３μｍ
堆積する。引き続き、中間層として、テルルを30％含む
非晶質Seを200Å、砒素濃度が20％から２％まで順次減
少する組成分布を持つ非晶質Seを500Å積層し、さらに
そのうえに砒素を２％含むSeを0.5〜６μｍの厚さに真
空蒸着する。非晶質Se層の上に電子注入阻止層としてSb
₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚
さに蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット
部を得る。

実施例25および26により得た撮像管のターゲット部を電
子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型撮像管
を得る。得られた撮像管を、電荷増倍層にかかる電界強
度が８×10⁷〜２×10⁸V/mになるように電圧を印加し動
作させると非晶質半導体層内で信号増幅が起こり、例え
ば電荷増倍層にかかる電界強度が1.2×10⁸V/mのとき、
利得約10の高感度が得られた。

実施例27. 透光性基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにこの透光性電極の上に、光キャリア
発生層としてCdSeを膜厚0.01〜１μｍの厚さに真空蒸着
する。このガラス面板を、酸素雰囲気中で200〜400℃の
温度で熱処理した後、さらにその上に非晶質Seを0.5〜
６μｍの厚さに真空蒸着する。非晶質Se層の上に電子注
入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲
気中で1000Åの厚さに蒸着し、阻止型構造の光導電型撮
像管のターゲット部を得る。

実施例28. 透光性基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにその上に実施例27と同じ光キャリア
発生層を設け、さらにその上に非晶質SeとAs、またはSe
とGeからなる膜厚0.5〜６μｍの非晶質半導体層を真空
蒸着する。その上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×1
0^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚さに蒸着
し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット部を得
る。

実施例29. 透光性基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらにこの透光性電極の上に光キャリア発
生層としてZnSeを膜厚0.01〜0.1μｍ、さらにZnCdTe化
合物を0.1〜１μｍの厚さに真空蒸着する。このガラス
面板を、酸素雰囲気中200〜600℃の温度で熱処理した
後、さらにその上に非晶質Seを0.5〜６μｍの厚さに真
空蒸着する。非晶質Se層の上に電子注入阻止層としてSb
₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚
さに蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット
部を得る。

実施例30. 信号光透過性基板上に、酸化インジウムを主体とする透
光性電極を形成し、さらに透光性電極の上にPbSとPbOか
らなる層を膜厚0.01〜１μｍの厚さに真空蒸着する。さ
らにその上に非晶質Seを0.5〜６μｍの厚さに真空蒸着
する。非晶質Se層の上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を
２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚さに蒸
着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット部を得
る。

実施例31. 信号光透過性基板上に、透光性金属薄膜からなる透光性
電極を形成し、さらにこの透光性電極の上に光キャリア
発生層としてHgCdTe化合物を膜厚0.01〜0.1μｍ堆積す
る。さらにその上に非晶質Seを0.5〜６μｍの厚さに真
空蒸着する。非晶質Se層の上に電子注入阻止層としてSb
₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚
さに蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット
部を得る。

実施例27,28,29,30、および31により得た撮像管ターゲ
ット部を電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導
電型撮像管を得る。得られた撮像管を、電荷増倍層にか
かる電界が８×10⁷〜２×10⁸V/mとなるように電圧を印
加して動作させると非晶質半導体より成る電荷増倍層内
で信号増幅が起こり、例えば電荷増倍層にかかる電界が
1.2×10⁸V/mのとき、入射光がすべて信号電流に変換さ
れた場合の10倍の出力が得られた。

実施例32. 表面に酸化インジウムを主体とする透光性電極を設けた
ガラス基板をスパッタリング装置内に設置し、この透光
性電極の上に正孔注入阻止層としてSiO₂薄層を100〜100
0Å堆積する。つぎに基板を200〜300℃に保持した状態
で水素とアルゴンの混合ガスを導入し、電極に設置した
多結晶シリコンに高周波電力を印加し、基板上に水素を
含む非晶質シリコンを0.5〜３μｍ堆積する。さらにそ
の上に非晶質Seを0.5〜６μｍの厚さに真空蒸着する。
非晶質Se層の上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10
^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000Åの厚さに蒸着し、
阻止型構造の光導電型撮像管のターゲット部を得る。

実施例33. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、その上に実施例32と同じ非晶質シリコンか
らなる光キャリア発生層を設け、さらにその上に非晶質
SeとAs、またはSeとGeからなる膜厚0.5〜６μｍの非晶
質半導体層を真空蒸着する。その上に電子注入阻止層と
してSb₂S₃を２×10^-1Torrの不活性ガス雰囲気中で1000
Åの厚さに蒸着し、阻止型構造の光導電型撮像管のター
ゲット部を得る。

実施例32及び33により得た撮像管のターゲット部を電子
銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、光導電型撮像管を
得る。得られた撮像管を、電荷増倍層にかかる電界強度
が８×10⁷〜２×10⁸V/mになるように電圧を印加し動作
させると非晶質半導体層内で信号の増幅が起こり、例え
ば電荷増倍層にかかる電界強度が1.2×10⁸V/mのとき、
利得約10の高感度が得られた。

実施例34. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらに整流性接触補助層としてGeO₂を200Å、CeO
₂を200Åの厚さに３×10^-6Torrの真空中で蒸着する。そ
の上に非晶質半導体層としてSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボ
ートから１μｍの厚さに蒸着する。この場合As濃度は重
量比で２％とし、膜厚方向に一様に分布させる。非晶質
半導体層は２×10^-6Torrの真空中で蒸着する。この非晶
質半導体層の上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を３×10
^-1Torrのアルゴン雰囲気中で800Åの厚さに蒸着する。
以上により形成されたターゲット部を組み込んだ撮像管
を形成し、その非晶質半導体層を電荷増倍作用を生じる
８×10⁷V/m〜２×10⁸V/mの電界で動作させる。

実施例35. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成する。この透光性電極の上に整流性接触補助層
としてCeO₂を300Åの厚さに３×10^-6Torrの真空中で蒸
着する。その上に非晶質半導体層としてSeを２μｍ厚さ
に２×10^-6Torrの真空中で蒸着する。この非晶質半導体
層の上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を２×10^-1Torrの
アルゴン雰囲気中で1000Åの厚さに蒸着する。以上によ
り形成されたターゲット部を組み込んだ撮像管を形成
し、その非晶質半導体層を電荷増倍作用を生じる８×10
⁷V/m〜２×10⁸V/mの電界で動作させる。

実施例36. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらに整流性接触補助層としてGeO₂を200
Å、CeO₂を200Åの厚さに蒸着する。この蒸着は２×10
^-6Torrの真空中で行う。続いて非晶質半導体層を蒸着す
る。非晶質半導体層はまずSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボー
トから300Åの厚さに蒸着する。この場合のAs濃度は重
量比で３％とし膜厚方向に一様に分布させる。次にSe,A
s₂Se₃,LiFをそれぞれ別々の蒸着ボートにより600Åの厚
さに蒸着する。この時のAs濃度は重量比で２％、LiF濃
度は重量比で2000ppmとし膜厚方向に一様に分布させ
る。さらにその上にSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボートで1.4
μｍの厚さに蒸着する。この場合のAs濃度は重量比で２
％とし、膜厚方向に一様に分布させる。以上で非晶質半
導体層の蒸着を終る。非晶質半導体層の蒸着は２×10^-6
Torrの真空中で行う。非晶質半導体層の上に電子注入阻
止層を蒸着する。電子注入阻止層は３×10^-1Torrのアル
ゴン雰囲気中でSb₂S₃を900Åの厚さに蒸着する。以上に
より形成されたターゲット部を組み込んだ撮像管を形成
し、その非晶質半導体層を電荷増倍作用を生じる７×10
⁷V/m〜２×10⁸V/mの電界で動作させる。

実施例37. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらに整流性接触補助層としてCeO₂を300
Åの厚さに３×10^-6Torrの真空中で蒸着する。その上に
非晶質半導体層として、まずSeとAs₂Se₃を別々の蒸着ボ
ートにより1.4μｍの厚さに蒸着する。この場合のAs濃
度は重量比で３％とし膜厚方向に一様に分布させる。続
いてSe,As₂Se₃，In₂O₃を別々の蒸着ボートから1000Åの
厚さに蒸着する。このときのAs濃度は重量比で３％、In
₂O₃は重量比で500ppmとし膜厚方向に一様に分布させ
る。以上で非晶質半導体層の蒸着を終る。非晶質半導体
層の蒸着は２×10^-6Torrの真空中で行う。非晶質半導体
層の上に電子注入阻止層としてSb₂S₃を３×10^-1Torrの
アルゴン雰囲気中で900Åの厚さに蒸着する。以上によ
り形成されたターゲット部を組み込んだ撮像管を形成
し、その非晶質半導体層を電荷増倍作用を生じる７×10
⁷V/m〜２×10⁸V/mの電界で動作させる。

実施例38. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらに整流性接触補助層としてGeO₂を200Å、CeO
₂を200Åの厚さに３×10^-6Torrの真空中で蒸着する。そ
の上に非晶質半導体層を蒸着する。非晶質半導体層はま
ずSeとAs₂Se₃をそれぞれ別々の蒸着ボートにより300Å
の厚さに蒸着する。この時のAs濃度は重量比で６％とし
膜厚方向に一様に分布させる。続いてSe,As₂Se₃,LiFを
それぞれ別々の蒸着ボートにより600Åの厚さに蒸着す
る。この場合のAs濃度は重量比で２％、LiF濃度は重量
比で4000ppmとし膜厚方向に一様に分布させる。次にSe,
As₂Se₃をそれぞれ別々の蒸着ボートから1.5μｍの厚さ
に蒸着する。この場合のAs濃度は重量比で２％とし膜厚
方向に一様に分布させる。その上にSe,As₂Se₃，In₂O₃を
それぞれ別々の蒸着ボートから2000Åの厚さに蒸着す
る。この時のAs濃度は重量比で３％、In₂O₃濃度は重量
比で700ppmとし膜厚方向に一様に分布させる。さらにそ
の上にSe,As₂Se₃をそれぞれ別々の蒸着ボートから2000
Åの厚さに蒸着する。この場合のAs濃度は重量比で２％
とし膜厚方向に一様に分布させる。以上で非晶質半導体
層の蒸着を終る。非晶質半導体層の蒸着は３×10^-6Torr
の真空中で行う。非晶質半導体層の上に電子注入阻止層
としてSb₂S₃を２×10^-1Torrのアルゴン雰囲気中で1000
Åの厚さに蒸着する。以上により形成されたターゲット
部を組み込んだ撮像管を形成し、その非晶質半導体層を
電荷増倍作用を生じる７×10⁷V/m〜２×10⁸V/mの電界で
動作させる。

実施例39. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらに整流性接触補助層としてCeO₂を200
Åの厚さに３×10^-6Torrの真空中で蒸着する。その上に
非晶質半導体層を蒸着する。非晶質半導体層はまずSe,A
s₂Se₃を別々の蒸着ボートから5000Åの厚さに蒸着す
る。この時のAs濃度は重量比で３％とし膜厚方向に一様
に分布させる。続いてSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボートか
ら300Åの厚さに蒸着する。この場合のAs濃度は重量比
で20％とし膜厚方向に一様に分布させる。次にSe,As₂Se
₃を別々の蒸着ボートから5000Åの厚さに蒸着する。こ
の場合のAs濃度は重量比で３％とし膜厚方向に一様に分
布させる。その上にSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボートから3
00Åの厚さに蒸着する。この時のAs濃度は重量比で20％
とし膜厚方向に一様に分布させる。さらにその上にSe,A
s₂Se₃を別々の蒸着ボートから5000Åの厚さに蒸着す
る。この場合のAs濃度は重量比で10％とし膜厚方向に一
様に分布させる。以上で非晶質半導体層の蒸着を終る。
非晶質半導体層の蒸着は３×10^-6Torrの真空中で行う。
非晶質半導体層の上に電子注入阻止層の蒸着を行う。電
子注入阻止層はSb₂S₃を３×10^-1Torrのアルゴン雰囲気
中で900Åの厚さに蒸着する。以上により形成されたタ
ーゲット部を組み込んだ撮像管を形成し、その非晶質半
導体層を電荷増倍作用を生じる５×10⁷V/m〜２×10⁸V/m
の電界で動作させる。

実施例40. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらに整流性接触補助層としてGeO₂を150Å、CeO
₂を150Åの厚さに２×10^-6Torrの真空中で蒸着する。そ
の上に非晶質半導体層を蒸着する。非晶質半導体層はま
ずSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボートから600Åの厚さに蒸着
する。この時のAs濃度は重量比で３％とし膜厚方向に一
様に分布させる。続いてSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボート
から150Åの厚さに蒸着する。この場合のAs濃度は重量
比で10％とし膜厚方向に一様に分布させる。次にSe,Te,
As₂Se₃,LiFをそれぞれ別々の蒸着ボートにより900Åの
厚さに蒸着する。この場合のTe濃度は重量比で15％、As
濃度は重量比で２％、LiF濃度は重量比で4000ppmとし膜
厚方向に一様に分布させる。その上にSe,As₂Se₃，In₂O₃
をそれぞれ別々の蒸着ボートにより150Åの厚さに蒸着
する。この時のAs濃度は重量比で25％、In₂O₃濃度は重
量比で500ppmとし膜厚方向に一様に分布させる。さらに
その上にSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボートから1.8μｍの厚
さに蒸着する。この場合のAs濃度は重量比で２％とし膜
厚方向に一様に分布させる。以上で非晶質半導体層の蒸
着を終る。非晶質半導体層の蒸着は２×10^-6Torrの真空
中で行う。次に非晶質半導体層の上に電子注入阻止層を
蒸着する。電子注入阻止層はSb₂S₃を３×10^-1Torrのア
ルゴン雰囲気中で1000Åの厚さに蒸着する。以上により
形成されたターゲット部を組み込んだ撮像管を形成し、
その非晶質半導体層を電荷増倍作用を生じる５×10⁷V/m
〜２×10⁸V/mの電界で動作させる。

実施例41. ガラス基板上に、酸化インジウムを主体とする透光性電
極を形成し、さらに整流性接触補助層としてCeO₂を200
Åの厚さに３×10^-6Torrの真空中で蒸着する。その上に
非晶質半導体層を蒸着する。非晶質半導体層はまずSe,A
s₂Se₃を別々の蒸着ボートから2000Åの厚さに蒸着す
る。この時のAs濃度は重量比で３％とし膜厚方向に一様
に分布させる。続いてSe,As₂Se₃,LiFをそれぞれ別々の
蒸着ボートから500Åの厚さに蒸着する。この場合のAs
濃度は重量比で１％、LiF濃度は重量比で2000ppmとし膜
厚方向に一様に分布させる。次にSe,As₂Se₃,Teをそれぞ
れ別々の蒸着ボートから１μｍの厚さに蒸着する。この
場合のAs濃度は重量比で１％とし膜厚方向に一様に分布
させる。またTe濃度は膜厚１μｍにわたって一様な勾配
で増加させTe蒸着開始時の濃度を重量比で１％、Te蒸着
終了時の濃度を重量比で15％とする。続いてSe,As₂Se₃
を別々の蒸着ボートで150Åの厚さに蒸着する。この場
合のAs濃度は重量比で20％とし膜厚方向に一様に分布さ
せる。その上にSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボートから2500
Åの厚さに蒸着する。この時のAs濃度は重量比で２％と
し膜厚方向に一様に分布させる。以上で非晶質半導体層
の蒸着を終る。非晶質半導体層の蒸着は２×10^-6Torrの
真空中で行う。非晶質半導体層の上に電子注入阻止層と
してSb₂S₃を２×10^-1Torrのアルゴン雰囲気中で900Åの
厚さに蒸着する。以上により形成されたターゲット部を
組み込んだ撮像管を形成し、その非晶質半導体層を電荷
増倍作用を生じる６×10⁷V/m〜２×10⁸V/mの電界で動作
させる。

実施例42. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成し、さらに整流性接触補助層としてグロー放電法によ
り水素化非晶質窒化シリコン膜を200Åの膜厚に形成す
る。その上にSe,As₂Se₃を別々の蒸着ボートにより150Å
の厚さに蒸着する。この場合のAs濃度は重量比で30％と
し膜厚方向に一様に分布させる。さらにその上にSe,As₂
Se₃を別々の蒸着ボートにより1.8μｍの厚さに蒸着す
る。この時のAs濃度は重量比で２％とし膜厚方向に一様
に分布させる。非晶質半導体層のSe,As₂Se₃の蒸着は３
×10^-6Torrの真空中で行う。続いて電子注入阻止層を蒸
着する。電子注入阻止層はSb₂S₃を３×10^-1Torrのアル
ゴン雰囲気中で1000Åの厚さに蒸着する。以上により形
成されたターゲット部を組み込んだ撮像管を形成し、そ
の非晶質半導体層を電荷増倍作用を生じる６×10⁷V/m〜
２×10⁸V/mの電界で動作させる。

実施例43. ガラス基板上に、酸化スズを主体とする透光性電極を形
成する。次に非晶質半導体層を蒸着する。非晶質半導体
層はまずSeを1000Åの厚さに蒸着する。続いてSe,LiFを
それぞれ別々の蒸着ボートから1000Åの厚さに蒸着す
る。この時のLiF濃度は重量比で3000ppmとし膜厚方向に
一様に分布させる。さらにその上にSeを1.8μｍの厚さ
に蒸着する。以上で非晶質半導体層の蒸着を終る。非晶
質半導体層の蒸着は２×10^-6Torrの真空中で行う。非晶
質半導体層の上に電子注入阻止層を蒸着する。電子注入
阻止層は３×10^-1Torrのアルゴン雰囲気中でSb₂S₃を100
0Åの厚さに蒸着する。以上により形成されたターゲッ
ト部を組み込んだ撮像管を形成し、その非晶質半導体層
を電荷増倍作用を生じる７×10⁷V/m〜２×10⁸V/mの電界
で動作させる。

〔発明の効果〕

以上から明からなように、本発明によれば、残像特性を
劣化させること無く、利得が１より大の高感度の撮像管
及びその動作方法を得ることが出来る。

なお、本発明は撮像管に関してなされたものであるが、
本発明は電子的スイッチ等により信号電荷を読み取る方
式を用いた受光素子や光通信の受光素子にも応用できる
ということはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る撮像管の原理的構成例を示す図、
第２図は本発明に係る撮像管のターゲット部の原理的構
成例を示す図、第３図，第４図，第５図，第６図および
第７図は本発明に係る撮像管のターゲット部の特性を示
す図、第８図および第９図は本発明に係る撮像管のター
ゲット部の原理的構成例を示す図、および第10図は本発
明に係る撮像管を用いて構成したカメラの基本的構成を
示す図である。 符号の説明 1,21,81,91……透光性基板、 2,22,82,92……透光性電極、３……光導電膜、24,84,94
……非晶質半導体層、 86,96……光キャリア発生層、97……中間層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願昭62−4865 (32)優先日 昭62(1987)１月14日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願昭62−4871 (32)優先日 昭62(1987)１月14日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願昭62−4872 (32)優先日 昭62(1987)１月14日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願昭62−4873 (32)優先日 昭62(1987)１月14日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願昭62−4875 (32)優先日 昭62(1987)１月14日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） 早期審査対象出願 (72)発明者 河村 達郎 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 山崎 順一 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 晝間 栄久 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 竹歳 和久 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 鈴木 四郎 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 山下 孝 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 小杉 美津男 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 池田 喜積 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 愛場 正明 東京都世田谷区砧１丁目10番１号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 平井 忠明 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高崎 幸男 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 石岡 祥男 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 牧島 達男 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 鮫島 賢二 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宇田 毅 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者 後藤 直宏 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 野中 育光 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 井上 栄典 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (56)参考文献 特開 昭61−222383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−2435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−19738（ＪＰ，Ａ)

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性基板上に透光性電極と入射光を光電
   変換するための光導電膜とを形成して成るターゲット部
   と、このターゲット部を走査するための電子ビーム発生
   部とを有する撮像管であって、 上記光導電膜中でアバランシェ増倍が生じる電界のもと
   で上記透光性電極から上記光導電膜への正孔の注入を阻
   止する整流性接触を有し、 かつ、上記光導電膜はセレンを主体とする非晶質半導体
   層を有し、 上記透光性電極は、入射光により生成され上記非晶質半
   導体層内でアバランシェ増倍された電荷が読みだされる
   ものであることを特徴とする撮像管。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の撮像管におい
   て、前記非晶質半導体層の膜厚は0.5μｍ以上10μｍ以
   下であることを特徴とする撮像管。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載
   の撮像管において、前記非晶質半導体層はAs,Geのいず
   れかまたは両者を含有することを特徴とする撮像管。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項，第２項若しくは第
   ３項記載の撮像管において、前記非晶質半導体層はその
   膜厚方向の少くとも一部の領域にTe,Sb,Cd,Biの中から
   選ばれた少くとも一者を含有することを特徴とする撮像
   管。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項記載の撮像管におい
   て、前記領域は前記透光性電極から離れて前記非晶質半
   導体層内に設けられていることを特徴とする撮像管。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第４項若しくは第５項記載
   の撮像管において、前記領域に含有されるTe,Sb,Cd,Bi
   の中から選ばれた少くとも一者の前記非晶質半導体層内
   における含有量は平均値で0.01重量％以上50重量％以下
   であることを特徴とする撮像管。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項，第２項，第３項，
   第４項、第５項若しくは第６項記載の撮像管において、
   前記非晶質半導体層はその膜厚方向の少くとも一部に正
   孔捕獲準位を形成する物質を含有することを特徴とする
   撮像管。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項記載の撮像管におい
   て、前記正孔捕獲準位を形成する物質はLi,Na,K,Mg,Ca,
   Ba,Tl及びそれらのフッ化物、及びAl,Cr,Mn,Co,Pb,Ceの
   フッ化物から成る群から選ばれる少くとも一者であるこ
   とを特徴とする撮像管。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第７項若しくは第８項記載
   の撮像管において、前記正孔捕獲準位を形成する物質は
   前記非晶質半導体層の光入射側の一部分に含有せしめた
   ことを特徴とする撮像管。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲第７項，第８項若しくは
    第９項記載の撮像管において、前記正孔捕獲準位を形成
    する物質の前記非晶質半導体層内における局所的な濃度
    は20重量ppm以上10重量％以下であることを特徴とする
    撮像管。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲第１項乃至第10項のいず
    れかに記載の撮像管において、前記非晶質半導体層はそ
    の膜厚方向の少くとも一部に電子捕獲準位を形成する物
    質を含有することを特徴とする撮像管。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第11項記載の撮像管にお
    いて、前記電子捕獲準位を形成する物質は酸化銅，酸化
    インジウム，酸化セレン，酸化バナジウム，酸化モリブ
    デン，酸化タングステン，フッ化ガリウム，フッ化イン
    ジウム,Zn,Ga,In,Cl,I及びBrから成る群から選ばれた少
    くとも一者であることを特徴とする撮像管。
13. 【請求項１３】特許請求の範囲第11項若しくは第12項記
    載の撮像管において、前記電子捕獲準位を形成する物質
    は前記非晶質半導体層の電子ビーム走査側近傍の一部分
    に含有せしめたことを特徴とする撮像管。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲第11項，第12項若しくは
    第13項記載の撮像管において、前記電子捕獲準位を形成
    する物質の前記非晶質半導体層内における局所的な濃度
    は20重量ppm以上10重量％以下であることを特徴とする
    撮像管。
15. 【請求項１５】光導電膜の少くとも一部にセレンを主体
    とする非晶質半導体層を有し、かつアバランシェ増倍が
    生じる電界領域で上記光導電膜が整流性接触を有するタ
    ーゲット部をもつ撮像管の動作方法であって、上記光導
    電膜を上記非晶質半導体層の内部で上記電荷増倍能力を
    発揮する電界領域で動作させることを特徴とする撮像管
    の動作方法。
16. 【請求項１６】特許請求の範囲第15項記載の撮像管の動
    作方法において、前記電界領域は５×10⁷V/mから２×10
    ⁸V/mの範囲であることを特徴とする撮像管の動作方法。