JPS5922352B2 - 抑止接触部を有するテレビ撮像管用光導電体タ−ゲツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は阻止接合部を有するテレビ撮像管用光導電体タ
ーゲットに関する。

本発明は、１以上の増幅度を達成することによって感度
を高める方法、および成層ターゲットにおいてそれら層
間での接合特注に対する所定の条件を規定する。

通常のビジコン管は、ターゲットとして均一な光導電体
層かまたはｐ−’−ｎ接合を包含する如きもの−いずれ
かを備えている。

上述の種類のターゲットは、Ｓｂ２Ｓ３ビジコンにおい
て使用される。

従って製造を適当にすると高い暗抵抗と多目的に対して
十分な感度とを有する光導電体層をつくることができる
。

ｐ−ｎ接合を有するターゲットの場合、著しく低下させ
た荷電キャリヤ濃度の帯域によって高い暗抵抗を達成し
、上記キャリヤ濃度は電荷の分散によって発生される。

極性が正しい場合、その分散は、印加される電圧の作用
を受けて拡大され、その結果高い阻止抵抗が作られる。

これの代表的例としては、公知のプランビコン（ＰＩ
ｕｍｂｉｋｏｎｓ ）のＰｂＯ半導体成層物があり、シ
リコン−マルチダイオード−ビジコンも同様に作用する
。

これら両管のターゲットは、両性半導体、即ち、ドーピ
ングによってｎ形導通或はｐ形導通をつくるようなもの
を使用する。

しかし半導体を反対の導通性を持つようにドーピングさ
せることができない場合、所謂ヘテロ接合が提案され、
この接合においては、化学的に異なった２個の半導体が
相互に接合される。

このことは、例えば一連の■〜■族化合物において必然
的である。

例としてドイツ特許公告公報第２，１１９，６８５号に
おけるターゲットを挙げることができ、このターゲット
は。

例えはＺｎ５ｅの如きｎ形導体と接触する光導電体とし
てのｐ形導電５ｅＴｅＡｓを包含する。

一般にヘテロ接合をつくる場合、接合面自体の電気的特
注への影響を少なくすること、即ち特に接合面での欠陥
を避けることを考慮せねばならなかった。

できるだけ同一格子構造を有する相手物を選択すること
によって、この種の欠陥領域の形成が著しく抑制される
。

しかも、これは光導電性ビジコンターゲットに対しては
、いずれの場合にも、入射光線によって発生される荷電
キャリヤが均一ターゲットの場合のように分離されると
いうことを意味する。

増幅が行われず、また最も恵まれた場合でさえ、各入射
する光子の荷電状態は基本荷電だけ変動される。

このターゲットは利得が１以下の値に留まる感度を備え
ているので、一連の応用に対しては不十分であることが
知られている。

例外として、特別の組合せの多層ターゲットを有するビ
ジコンの比較的高い感度は既に知られてる。

このターゲットは、光導電性Ｃｄ Ｓ ｅを包含する第
１層およびヒドロキシル酸の塩としてカドミウムを含む
物質から成る第２層および高抵抗率（１０δΩ鍜以上）
の第３層から構成される。

しかし、この高感度は実験的に見出されたにすぎないも
ので、その理論的裏付けはまた成されていない。

本発明の目的は、このような現象の知識に基いて、１以
上の増幅度を有するターゲットの計画的な製造を可能に
することにあり、そのビジコンターゲットをつくる本発
明（：こよる方法は、電子または正孔のいずれかに対し
て阻止作用をする接合部が１次光電流によって制（財）
されるので、そこでのフォトトランジスタ作用を利用す
ることを特徴としている。

そのとき、その接合部の透過率は、入射する光線に基づ
く１次光電流によって開側１され。

その結果、フォトトランジスタと同様の電流増幅作用が
行われる。

上記ターゲットは、全体において、１以上の増幅度を発
揮する。

しかも光子によって発生する荷電キャリヤの増幅度は、
阻止粗金接触を設けるＣａ５ｅ光電池の場合にも公知で
ある。

この場合、電極は金の高い仕事関数に基いてショットキ
ー接合を構成する。

電子のＣａ５ｅ中への移行は電位差閾値によって阻止さ
れ、この閾値は、熱励起のみでは実際上克服することが
できない。

しかも電界の強さが増大するにつれて、電界の作用はト
ンネル効果によって減ぜられるので、電流の上昇は印加
している電圧の平方根に、指数関数的に影響される形で
発生する。

更に照射によれば、接合部での荷電キャリヤ注入は２次
的増加をうながし、この注入キャリヤの増加は光導電体
の線層における空間電荷密度の増加に依存している。

僅かな入射強度の場合にも高い輝度電流を発生する。

ビジコンの応用において、このターゲットの電子ビーム
側での金属接触は利用できない。

というのは、解像力のために、高い横方向抵抗を備えね
はならず、したがってターゲット表面に対して平行な荷
電平衝を妨げるからである。

従って本発明の場合、ショットキー接触を半導体の表面
状態によって構成される。

この状態は、注入すべき荷電キャリヤおよび半導体の導
電体または価電子帯の十分なエネルギのある距離に対し
て大きな捕捉断面積を備える。

このターゲットの電子ビーム側にはアクセプタ形の再結
合中心があり、光線入射側にはドナー形の再結合中心が
ある。

これらの領域においては光線入射によって光導電体内に
発生する（相補的）荷電キャリヤをも捕捉できる。

それらキャリヤは、その再結合中心が変更された占有状
態となるまで作用し、この占有は準−フェルミ準位の上
昇、したがってショットキー接触におけるバリヤ（障壁
）高さの減少とキャリヤ注入の増大とをうながす。

上記バリヤ高さのこのような変動に対しては、この半導
体の空間荷電帯域の同程度の変動に対するよりも遥かに
少ない荷電キャリヤで充足できるので、この種類の制飢
された注入は、光線への高い応答速度を達成する。

金属接触の場合のように、ターゲット電圧の２乗根で指
数関数的に上昇する電流を観察でき、しかも同時に減せ
られたバリヤ高さに起因する２次的増加か重畳して生ず
る。

本発明による好しい実施例は、ヘテロ接合の応用で、こ
の接合は、多数の接合面を備えまたこのようにして荷電
キャリヤの注入を阻止している。

本発明の詳細な説明としては、図示したバンド模型なら
びに本発明によるターゲットの好ましい層配置を示した
添付図面を利用する。

第１図は、本発明によるターゲットが電流制釘素子とし
てアクセプタ形（ｐ形）の高い不純物濃度を有するｎ
−ｎヘテロ接合を含む場合の相構造を示す。

したがって互に境を接する両生導体層において、それぞ
れ空乏縁部層を構成し、電子ビームによってそのターゲ
ットに注入される電子を接合面領域で完全に受は止める
という前提のもとに、そのヘテロ接合は、接合面を介し
て相互に連結される２個の向かい会って接続されたショ
ットキー接合よ電気的に等しい。

詳細には、本図において、平坦なガラス担体上にある透
明信号電極を１で、第１の光導電半導１仝層を２で示す
。

両層間で、正孔に対する照射の場合にも、通常のように
阻止接合部は推定できるがこ５では詳しく取扱わない。

反対側で別のｎ形半導体層４によってこの光導電層を被
覆するが、この層は、解像力の点からして高抵抗にすべ
きものである。

ｎ形半導体層と光導電体との間の接合領域にアクセプタ
形の高い不純物濃度を有する領域３を設ける。

これら不純物は、例えば、酸素またはハロゲンのような
高い電気陰性を有する物質のドープによって構成するこ
譜ができる。

これらの物質は、電子ビームによって半導体４の中へ注
入される電子ならびに光導電体２の中に発生する正孔を
受は止めることができる。

それらの再結合平衡から生ずる再結合中心の荷電状態は
、その電子の光導電体２への接合に対して働らくバリヤ
（障壁）を決定する。

このようにして、その光導電体に注入され、暗電流成分
を無視して２次光電流として示すことができる電子流は
。

一次電流を表わす再結合中心部分に到達する正孔による
電流によって、これら再結合中心の正孔の寿命ならびに
それらのエネルキ分布を開缶する。

第１図におけるｎ−ｎヘテロ接合は本発明によるターゲ
ットに基礎を置くけれども、アクセプタ形の不純物領域
によってその特注を決定する場合。

開缶された電子注入の上述の原理は、任意のへテロ接合
に対しても応用される。

したがって第１図においてスペクトル感度の点からして
、上記光導電体２を適宜他の光導電性物質、例えは、ｐ
形半導体によって代替するかまたはｎ形半導体４の代り
にｐ形半導体かまたは薄い絶縁層を使用するこ譜かでき
、上記絶縁層では、空間電荷限界電流の形において十分
な電流搬送が行なわれる。

また、そうした変更を同時に行なうこともできる。

しかし、いずれの場合も信号電極１での接合部が正孔に
対して阻止的となっていることが必要である。

第１図とは別に、制研された正孔注入によって強化され
たターゲットの実施も可能である。

例えば、光線入射側のｐ−ｐへテロ接合に対する第２図
に示す相構造略図がその好例である。

この場合、信号電極１′の真上に薄い半導体層４′を設
け、この層は、その機能が第１図の層４に対応しかつ信
号電極に対して正孔を付加的に伝達する接合部を構成し
ている。

層４′上に光導電体２′を設ける。両層２′と４′との
間の接合部はドナー形の接合面領域３′によって制御さ
れ、これら領域から光導電体２′への正孔注入が実施さ
れる。

この注入は、光導電体の中に光線によって発生されまた
接合面領域の占有を変更する電子によって開缶される。

光導電体への正孔電流は光電流を形成する。

原則上、本装置においても、ｐ形光導電体層２′はｎ形
光導電体によりまたｐ形半導体層４′はｎ形半導体層ま
たは絶縁体層によって代替させることができる。

しかし電子ビーム側で、このターゲ゛ットは、いずれの
場合にも、走査ビーム５からの電子の注入ができないよ
うにつくられる。

このため光導電体層６を適宜につくるか、または、一般
に補助的被覆層を設けることが行われる。

この被覆層ひその光導電体に対して、第１図の層４と同
様、電子を阻止する接合部を構成する。

しかし、一般にこの接合部は制御できるものではない。

何故ならば、通常の場合では、望ましからざるフィード
バックを考慮せねばならないからである。

次に本発明の応用を、第１図に示した制御された電子注
入を用いたｎ形光導電体の場合に対して詳細に説明する
。

このターゲットの構造は、第３図？こ従って説明される
。

平坦なガラス担体０上に透明な信号電極１を設け、この
電極はｎ形光導電体に対して正孔を阻止する接合部を構
成する。

この要求は１例えばＳ ｎ ０２層（ＮＥＳＡ層）によ
って満される。

この層上には、好ましくはセレン化カドミウムからなる
ｎ形光導電体２が、約１０−６トル（Ｔｏｒｒ）の真空
中で蒸着によって約１〜３μｍの厚さをもって形成され
る。

この層の化学量論的持回と結晶構造とを改良するために
、その基質を約１８０°Ｃ−４００°Ｃの温度に維持す
るのが好ましい。

このようにしてつくられた光導電体層は再結晶される。

この再結晶は、例えは窒素雰囲気で温度が３５０℃−５
５０℃の場合、１０〜３０分間継続する熱処理によって
行なわれる。

しかもこの再結晶工程を促進させまた所要温度を低下さ
せるために、上記雰囲気で塩化第１銅に例えば３：１０
の重量部の割合でセレン化カドミウムと混合した物質を
ターゲットと一体にして炉中に入れる。

このような後処理の場合、同時に光導電体層のドーピン
グを行なう。

このドーピングによって公知であるように感度の上昇を
達成する。

被覆層４を設ける前に、その光導電体層２上に適当な接
合面領域３の形成を行なう。

このような領域は■〜■族化合物の表面上で酸素の吸着
によって発生することが知られている。

したがって、再結晶後は、酸素を含んでいる雰囲気即ち
ほぼ室内空気に曝らされる。

しかし再結晶の間上記雰囲気に例えは数パーセントまで
僅かな酸素成分を添加することで、この領域に強化され
た構成を達成している。

このような再結晶中心領域は、約２５０℃〜５００℃の
温度で、酸素を含有した雰囲気内で、別個の後処理工程
においても形成できる。

被覆層４を引き続いて設けることは、真空中におけるタ
ーゲットの蒸着によって行なわれる。

しかもこの工程の場合、表面領域３を部分的分解にまで
到らしめる恐れのある光導電体の著しい熱負荷を防止す
る必要がある。

この層に対する材料としては高抵抗半導体および絶縁体
を使用できる。

したがって、この層の価電子帯縁（電子親和性に帯距離
を加えたもの）のエネルギは光導電体のエネルギよりも
低い方が有利である。

したがって、領域３の捕捉断面積が上記目的に対して十
分でない場合、光導電体から接合層３まで到達する正孔
自体をそこで阻止したりまた電子注入を制御したりする
ことを可能にする。

セレン化カドミウム従ってセレン化亜鉛、硫化亜鉛、３
硫化砒素、３硫化アンチモンそしてフッ化カリウム、フ
ッ化マグネシウムまたはシリコン酸化物との結合が適し
ている。

このようにして、セレン化カドミウムで光導電体として
つくったターゲットは、高い感度（第４図）を示す、し
かもこの感度は特に赤のスペクトル領域へ拡張される。

これに反して比較的短かい波長に対しては感度が著しく
低下するので、カラー撮像管に用いるには適していない
。

この現像に対して、光線入射方向に向けられまた信号電
極を接合する光導電体の表面に制限させる再結合中心領
域が重要な意味を持つ。

青色光線はセレン化カドミウムによって著しく吸収され
る。

実際問題として、再結合中心領域近傍では完全に吸収さ
れるので、そのターゲットを介しての電流搬送に対しま
たは電子注入の制飢に対しては伺等寄与することなく、
その際形成されている荷電キャリヤを再結合する。

しかも上述の再結合中心領域から青色領域の吸収が分離
されるかまたは再結合中心の形成が阻止されると、ター
ゲットの青色に対する感度を著しく高めることができる
（第５図）。

このため、信号電極１とセレン化カドミウム層との間に
比較的大きな帯域間隔を有する補助的半導体層７を挿入
でき、この層は青色光を透過させる。

例えば、セレン化亜鉛層が適している。

上記層は、セレン化カドミウムを設ける前に、信号電極
１を設けた加熱しないガラス担体０上に真空中で約５〜
２００μｍの厚さで蒸着される。

【図面の簡単な説明】

第１と第２図は、接合面不純物を有するヘテロ接合をそ
れぞれ利用した２つのバンド模型、第３図は、ターゲッ
ト層の構成図、第４図は、照明強度に関係する信号電流
のグラフ、そして第５図は、本発明によるターゲット装
置の感度−スペクトル領域である。 なお図中、主な構成要素と参照番号との関係は以下の通
りである。 ０・・・・・・ガラス担体、１・・・・・・信号電極、
２・・・・・・半導体層、３・・・・・・不純物領域、
４・・・・・・半導体、５・・・・・・走査ビーム、６
・・・・・・光導電体層、Ｉ・・・・・・補助的半導体
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス担体表面に形成される透明電極と、該透明電
   極上に形成される光導電体層と、そして前記光導電体層
   上に形成される荷電キャリヤ注入層と、を有するテレビ
   撮像管用ターゲットにおいて、前記荷電キャリヤ注入層
   ４，４′を形成する以前に前記光導電体層２，２′表面
   上に外来原子を吸着せしめることによって、前記荷電キ
   ャリヤ注入層４．４′から前記光導電体層２，２′への
   電子または正孔のいずれかである荷電キャリヤの注入を
   、前記光導電体層上に入射光が存する場合を除いて実質
   上阻止するための、再結合中心を有する阻止接合部３，
   ３′が、前記光導電体層２，２′と前記荷電キャリヤ注
   入層４，４′との間に形成されることを特徴とするテレ
   ビ撮像管用ターゲット。