JPH088076B2 - 撮像管及びその動作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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。

【０００３】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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００５】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Ｔ
ｔ，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＜Ｔｎ＜Ｔｅ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、前記特許公報
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。

【０００６】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。

【０００７】

【課題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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】図２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２
２，非晶質半導体層２４，電子注入阻止層２５を示し
た。

【００１１】透明電極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２
３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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】図１は、本発明に係る撮像管の原理的構成
例を示している。

【００１５】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。

【００１６】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両端の電位差が
減少する。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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，Ｎ
ａ，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，Ｎａ
Ｆ，ＭｇＦ₂，ＣａＦ₂，ＢａＦ₂，ＡｌＦ₃，ＣｒＦ₃，
ＭｎＦ₂，ＣｏＦ₂，ＰｂＦ₂，ＣａＦ₂，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。

【００２１】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。

【００２２】図５はＳｅを主体とする非晶質半導体層の
一部にＬｉＦを２０００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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】ここで酸化物，フッ化物に関しては、Ｃｕ
Ｏ，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｅＯ₂，Ｖ₂Ｏ₅，ＭｏＯ₃，ＷＯ₃，Ｇ
ａＦ₃，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。

【００２７】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
は焼付けが生じやすくなるおそれがある。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１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ｐｐｍ、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。

【００３２】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。

【００３３】また、図６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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。図７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を添加することで極めて有効であることがわか
る。必要なことはＴｅ，Ｓｂ，Ｃｄ，Ｂｉ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５
０重量％以下とすべきである。又、安定な整流特性を得
るには、例えば図１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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】図８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８
１，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８５を示してある。透光性電極８
２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。

【００４３】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わない。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。

【００４４】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。

【００４５】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ためのものであって、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。

【００４６】図９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９
１、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９
２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、図８の説明で述べたのと同様
である。図９では上記した中間層９７の位置を原理的に
示している。

【００４７】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III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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】この光キャリア発生層の材料としては、例
えば、ＺｎＳ，ＣｄＳ，ＺｎＳｅ，ＣｄＳｅ，ＺｎＴ
ｅ，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。

【００５１】また、例えば光キャリア発生層にＣｄＳｅ
や、ＣｄＳ，ＺｎＣｄＴｅ，ＣｄＴｅ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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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界強度を
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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】ここで図１０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１０
３、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１０
５よりなる。

【００６１】３管式カラーカメラの場合には、周知のよ
うに図１０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、例えば図１０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。

【００６２】

【作用】図３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。図３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。

【００６３】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、Ｓ
ｂ₂Ｓ₃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。

【００６４】図３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。

【００６５】まず図３の領域Ａの動作を説明する。例え
ば図２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。以上が図３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。

【００６６】続いて図３の領域Ｂの動作について説明す
る。

【００６７】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。以上が図
３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。

【００６８】次に本発明に係る撮像管の有する動作領域
である図３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、
図２の非晶質半導体層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。本発明では上術の領
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。

【００６９】図３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
し図４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。

【００７０】図２に示す構造の撮像管ターゲットに〔課
題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。

【００７１】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ェ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。

【００７２】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。

【００７３】

【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図１に示す如く構成される。

【００７４】（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０．１〜６μｍ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。

【００７５】（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８
００Å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。

【００７６】（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、Ａｓ₂Ｓ
ｅ₃、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。

【００７７】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８×１
０⁷Ｖ／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１．２×１０⁸
Ｖ／ｍのとき利得約１０の出力が得られる。

【００７８】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。

【００７９】（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^-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。

【００８０】（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０．０３μｍ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^-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。

【００８１】（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、ＣｅＯ₂を０．０１５
μｍ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。

【００８２】（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ＣｅＯ
₂を０．０３μｍの厚さに蒸着する。さらにその上にＳ
ｅ、ＡｓとＬｉＦからなる膜厚０．０２〜０．０４μｍ
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３０００〜６０
００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０．０３〜０．０４５μｍ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１〜４μ
ｍ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^-1Ｔｏ
ｒｒ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。

【００８３】（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２０００重量ｐ
ｐｍ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８０
００〜１５０００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、Ｔ
ｅ濃度は５〜１５重量％とする。次にその様な非晶質Ｓ
ｅ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。

【００８４】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。

【００８５】（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１〜２μ
ｍ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Ｓｂ
₂Ｓ₃２×１０^-1Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気中で０．１
μｍ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。

【００８６】（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Ｓｂ
₂Ｓ₃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。

【００８７】（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
ボート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、Ｓ
ｅ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。

【００８８】（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０．５〜１μｍの層を形成す
る。膜形成にさいしては、Ｓｅ、Ａｓ₂Ｓｅ₃，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Ｓ
ｅ、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、Ａｓ₂
Ｓｅ₃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、Ｃ
ｄ、Ｂｉの一者又は複数の総濃度が第２層内の平均で１
５〜４５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。

【００８９】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のとき量子効率１０以上の出力が得られ
る。

【００９０】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。

【００９１】（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２×１
０^-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。

【００９２】（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Ｓ
ｅ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。

【００９３】（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。

【００９４】（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０．０
１〜０．０４５μｍ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、Ａ
ｓの濃度が３〜６重量％、ＬｉＦの濃度が平均２０００
〜６０００重量ｐｐｍとなるようにする。その上にＳ
ｅ、Ａｓ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。その上に電子注入阻止層としてＳｂ
₂Ｓ₃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。

【００９５】（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、Ｓ
ｅとＬｉＦからなる膜厚０．０１〜０．０１５μｍの層
を真空蒸着法により形成する。膜形成にさいしては、Ｓ
ｅ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．
０３〜０．０４５μｍ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Ｓｂ
₂Ｓ₃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。

【００９６】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１．２×１０
⁸Ｖ／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。

【００９７】（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。

【００９８】さらにその上に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２５００
ｐｐｍ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
^-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。

【００９９】（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^-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。

【０１００】（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６００
０ｐｐｍ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ＧａＦ₃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。

【０１０１】（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からなる順厚０.０
１〜０.０６μｍ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
同時に蒸着させて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７００ｐｐ
ｍとし膜厚方向に一定に分布させる。その上にＳｅとＡ
ｓ₂Ｓｅ₃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^-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。

【０１０２】（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、Ｓ
ｅとＬｉＦからなる膜厚０.０３〜０.０６μｍ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Ｌ
ｉＦ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、Ｔ
ｅ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Ａｓ₂Ｓｅ₃，Ｉ
ｎ₂Ｏ₃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る。
次にＳｅとＩｎ₂Ｏ₃をそれぞれ別々のボートから蒸発さ
せ０.０２〜０.２μｍの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。

【０１０３】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。

【０１０４】また、実施例１８，１９，２０，２１，２
２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、電荷増倍率を更に高
めることができる。

【０１０５】（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０.０１〜１μ
ｍ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。

【０１０６】（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２×１０^-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。

【０１０７】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、８×１
０⁷〜２×１０⁸Ｖ／ｍ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、入射光がすべて信号電流に変換された場合の１
０倍の出力が得られた。

【０１０８】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。

【０１０９】（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Ｓｂ
₂Ｓ₃を２×１０^-1Torr の不活性ガス雰囲気中で１００
０Å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。

【０１１０】（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５
ｐｐｍ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。

【０１１１】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。

【０１１２】（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。

【０１１３】（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２×１０^-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。

【０１１４】（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
Ｓｂ₂Ｓ₃を２×１０^-1Torr の不活性ガス雰囲気中で１
０００Å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。

【０１１５】（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。

【０１１６】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１
０００Å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。

【０１１７】（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。

【０１１８】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８×１０⁷〜２×１
０⁸Ｖ／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。

【０１１９】（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薄膜を１００〜１０００Å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−ゲット部
を得る。

【０１２０】（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。

【０１２１】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。

【０１２２】（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、ＣｅＯ₂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。

【０１２３】（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^-6
Torr 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８×１
０⁷Ｖ／ｍ〜２×１０⁸Ｖ／ｍの電界で動作させる。

【０１２４】（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２００Å、ＣｅＯ₂を２００
Å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の濃度は
重量比で３％とし膜厚方向に一様に分布させる。次にＳ
ｅ，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，Ａ
ｓ₂Ｓｅ₃を別々の蒸着ボートで１.４μｍ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。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７×１
０⁷Ｖ／ｍ〜２×１０⁸Ｖ／ｍの電界で動作させる。

【０１２５】（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、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１
０００Åの厚さに蒸着する。このときのＡｓ濃度は重量
比で３％，Ｉｎ₂Ｏ₃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９００
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。

【０１２６】（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，ＣｅＯ₂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Ａ
ｓ₂Ｓｅ₃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，Ａｓ₂Ｓ
ｅ₃，ＬｉＦをそれぞれ別々の蒸着ボートにより６００
Å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２０００Å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２×１
０^-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７×１０⁷Ｖ／ｍ〜２×１０⁸Ｖ／ｍの電界で動
作させる。

【０１２７】（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，Ａｓ₂Ｓｅ₃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，Ａｓ₂Ｓｅ₃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，Ａｓ₂
Ｓｅ₃を別々の蒸着ボートから３００Å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，Ａｓ₂Ｓｅ₃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５×１
０⁷Ｖ／ｍ〜２×１０⁸Ｖ／ｍの電界で動作させる。

【０１２８】（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，ＣｅＯ₂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，Ａ
ｓ₂Ｓｅ₃を別々の蒸着ボートから６００Åの厚さに蒸着
する。こ時の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，Ｉ
ｎ₂Ｏ₃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％、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃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。

【０１２９】（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２００Åの厚さに３×１０^-6T
orr 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２０
００ｐｐｍとし膜厚方向に一様に分布させる。次にＳ
ｅ，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２５００Å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６×１
０⁷Ｖ／ｍ〜２×１０⁸Ｖ／ｍの電界で動作させる。

【０１３０】（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。グロー放電法により
水素化非晶質シリコン膜を２０００Å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，Ａｓ₂Ｓｅ₃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の電界で動作する。

【０１３１】（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７×１０⁷
Ｖ／ｍ〜２×１０⁸Ｖ／ｍの電界で動作させる。

【０１３２】

【発明の効果】以上から明らかなように、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。

【０１３３】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
も応用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像管の原理的構成例を示す図。

【図２】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。

【図３】本発明に係る撮像管のターゲット部の特性を示
す図。

【図４】本発明に係る撮像管のターゲット部の特性を示
す図。

【図５】本発明に係る撮像管のターゲット部の特性を示
す図。

【図６】本発明に係る撮像管のターゲット部の特性を示
す図。

【図７】本発明に係る撮像管のターゲット部の特性を示
す図。

【図８】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。

【図９】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。

【図１０】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、９
７…中間層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 達郎 東京都世田谷区砧１丁目10番11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11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 ▲昼▼間 栄久 東京都世田谷区砧１丁目10番11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11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11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11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11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11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11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ケ窪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ケ窪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ケ窪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ケ窪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ケ窪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ケ窪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

Claims (4)

【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、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からなり、入射光を吸収して光キ
   ャリアの大部分を発生する光キャリア発生層と、セレン
   を主体とする非晶質半導体からなり、該光キャリア発生
   層で発生した光キャリアをアバランシェ増倍する電荷増
   倍層とを有し、 上記透光性電極は、入射光により生成され上記電荷増倍
   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】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、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からなり、入射光を吸収して光
   キャリアの大部分を発生する光キャリア発生層と、セレ
   ンを主体とする非晶質半導体からなり、該光キャリア発
   生層で発生した光キャリアをアバランシェ増倍する電荷
   増倍層とを有し、上記透光性電極は、入射光により生成
   され上記電荷増倍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撮像管と、 上記撮像管に上記入射光を導く光学系と、 上記アバランシェ増倍された電荷に基づく映像信号を増
   幅する処理部とを有することを特徴とするカメラ。
3. 【請求項３】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、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からなり、入射光を吸収して光
   キャリアの大部分を発生する光キャリア発生層と、セレ
   ンを主体とする非晶質半導体からなり、該光キャリア発
   生層で発生した光キャリアをアバランシェ増倍する電荷
   増倍層とを有し、上記透光性電極は、入射光により生成
   され上記電荷増倍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撮像管の動作方法であって、 上記電荷増倍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。
4. 【請求項４】請求項３記載の撮像管の動作方法におい
   て、上記電界領域は５×１０⁷Ｖ／ｍから２×１０⁸Ｖ／
   ｍの範囲であることを特徴とする撮像管の動作方法。