JPS5946738A - 光電変換タ−ゲツトおよびその製造方法 - Google Patents

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 この発明は、カラーテレビジョンカメラ等に使用される
撮像管の光電変換列−ゲソトおよびぞの製造方法に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 一般に、カラーテレビジョンカメラに用いられるビジコ
ン形カラー撮像管の光電変換ターゲッ；・は、三硫化ア
ンチモン（Ｓｂ２Ｓｓ）からなる光導電膜を備える。か
かる光導電膜は、ｓｂ、、ｓ５の稠密層とＳｂ２Ｓ３の
多孔質層とを交互に積層した多層構造となすことによっ
て良好な特性を得ることができるが、光入射によって、
生じた荷電ギヤリアのつ°］ノの市・化が５ｂ２ｓ５の
多化′ｌノ（層に抽う１（される／・−め、とくに焼付
、留像およびγ特性の点で満足すべきものではなかった
。とぐに、低照度下において強い光が入射した場合、黒
に強く焼き付くので、画質が非常に悪くなる。まだ、γ
値が過大となりやすく、暗所での色信号出力が不足勝ち
となる。

発明の目的 この発明は、とくに単撮像管形カラーテレビ／ヨンカメ
ラに組み込まれるカラー撮像管に適した分光感度特性を
有し、低照度下ま／ζは中照度１：における焼料現象が
少なく、留像特性も優れていて、しかも広い照度範囲下
で十分な色再現性がイＮられる撮像管用の光電変換ター
ゲットおよ０・その製造方法を提供するものである２ 発明の構成 この発明の光電変換ターゲットは、基板上に被着形成さ
れた透明導電層と、この透明導電層」二に被着形成され
たＳｂ２Ｓ３またはｓｂ過剰の５ｂ２ｓ３からなる第１
稠密層と、この第１稠密層上に被着形成されたＳｂ過剰
のＳｂ２Ｓ３を主成分とする第２４１開缶層と、この第
２稠密層」二に被着形成された８ｂ２Ｓ５を主成分とす
る多孔質層と、この多孔質層上に被着形成されたｓｂ過
剰の５ｂ２８３を主成分とする第３稠密層とを備えたも
のにおいて、・前記多孔質層ゞｓｂ濃度を前記第３稠密
層側へ行くに従−て段階的または連続的匠高くしたこと
を特徴とするものであって、その詳細］および製造方法
は、図示しだ実施例とともに以下に詳細に詳明する。

実施例の説明 本発明を実施した光電変換ターゲットの断面を示す第１
図にお贋て、ガラス円盤からなる４（Ｏｊ、１は、その
一方の面上に透明導電層２を有している。

透明導電層２は、たとえば酸化インジウム（Ｉ　ｎ２０
３）をスパッタにより５００人〜１０００人の層厚に被
着形成したものであって、透明導電層２上には、ｓｂを
過剰に含んだ５ｂ２Ｓｘの第１稠密層３が被着４ 形成されている。第１稠密層３は、１×１０Ｔｏｒｒ以
下の真空度のもとて形成できるが、不純物や欠陥を含ま
ない良好な層を得るためには、５×１６６以下の真空度
下で形成するのが好まレバ。

第１稠密層３上には、ｓｂを過剰に含んだ５ｂ２３゜か
らなる第２稠密層４が被着形成されており、この第２稠
密層４も、５　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ以下の真空度下
で形成するのが好ましい。

第１および第２稠密層３，４は、光電変換感度に大きく
寄与する感度領域であり、Ｓｂを過剰に添加することに
より、約６００１１　ｍの光波長を中心にした広い範囲
で増感作用営ませることができる。ｓｂを過剰に添加す
ることにより、Ｐ型半導体としての性質が強まることが
実験の結果判明した。このため、ｓｂ濃度の異なる２つ
のＳｂ２Ｓ５領域を接合すると、弱い整流性接合が得ら
れる。

第２図はこの整流性接合の電圧−′電流特性を示すもの
で、過剰のｓｂを異なる割合で添加した２１狂（域を接
合し、添加５ｂ（１）多い力を負とする極性ケご直流電
圧を印加すると、その逆の極性に直流電圧を印加した場
合に比して電流が流れにくい。そして、前記２領域のｓ
ｂの濃度差が大きいほど１１Ｊ記整流性の傾向が太きい
。

また、第３図ａに示すように、電流が流れにくい方向へ
直流電圧を印加する逆バイアスでは、前記２領域Ａ、Ｂ
の接合面に集中して内部電圧が発生するのであって、こ
の様子を第３図すに示す。

これより明らかなように、前記２領域のＳｂ濃度を均一
にした場合、内部に作用する電界は一様となるのに対し
、前記２領域のｓｂ濃度を異ならせた場合は、接合面に
集中して電界が生じる。

このような集中電界形成領域を、充電変換部に設けると
、前記領域では、光入射により生じた荷電キャリアが力
１ｊ速きれる。したがって、正負のキャリアは再結合す
ることなく速やかに両電極に達することになり、感度が
向上する。そして、そのためには、第１８’ｉｌ密層３
よりも第２稠密層４のｓｂ濃度を市くする必要がある。

第１および第２稠密層３，４のＳｂＧ度の差が大きい（
・１ど内ｉ’ｉ１％　ｌ電界が強くなり、感度に関して
は有利である。・しかし、ｓｂの特定波長光増感作用に
より、分光感度に変化をきたすから、ｓｂ濃度には分光
感度面からの制約がある。

第１稠密層３は、主としてずｒ色光に対して、−Ｊｌい
感度を有する必要があり、このためにはｓｂは少ないほ
ど有利である。しかし、Ｎ型半導体である透明導電層２
との境界に電界を形成する目的から、第１稠密層３のｓ
ｂは７１．６８〜７６重量％とする。また、第２稠密層
４には、第１稠密層３よりも高濃度にｓｂを含ませ、強
い電界を形成するのが４１利であるが、ｓｂが高濃度に
なりすぎると、分光感度のピークが赤色側へ移動し、単
管式カラー撮像管の光電変換ターゲットに適さなくなる
。

このため、第２稠密層４のｓｂとしては、７６〜８０重
量％が限度である。また、第１および第２稠密層３，４
の各層厚は、いずれが大きくても分光感度のピークが赤
色側へ移動する。単管式カラー撮像管の光電変換ターゲ
ットに使用する場合は、宵色感度が１・、ｈい方が好ま
しいので、どちらの層厚も小さい方が分光感度面では有
利である。（７かし、あまシ薄すぎると全体の感度が低
下するので、第１および第２稠密層３，４の各層厚は１
００人〜１０００人が適当である。

第２稠密層４を形成したのち、Ａｒ、　Ｎ２．　Ｎｅま
たはＨｅ等の不活性ガス中で、ｓｂを過剰に含んだＳｂ
２Ｓ３を蒸発、凝縮させ、ｓｂ、、ｓ３からなる第１お
よび第２多孔質層６，６を形成する。多孔質層５．６は
密度が低いため、見かけ上の誘電率は小さく、ターゲッ
ト全体の静電容肝が小さくなる。

丑だ、多孔ＪｉＱ層は、電子を通過させるが止孔を捕獲
する性質があるので、多孔質層５，６を形成したことに
より、全体の静電容置が小ざくなって残像特性が著しく
改善され、しかも、光電変換により生じた多数の正孔の
うち電子走査側へ向う止孔が吸収される。そして、光照
射後にも残るｎ一孔が吸収されることとなり、留像現象
が低減される。

しか［−１多孔質層で捕獲された正孔は、透明導電層２
側へ逆電界を生じ、感度領域である第１および第２稠密
層３，４の電界を相殺するから、光入射した部分の感度
に低下をきたし、負の焼付現象を生じる。また、多孔質
層５，６内に捕獲された正孔は、電子の走査側から徐々
に注入される電子と結合して消滅するから、この部分に
おける暗電流が減少し、低照度下において強い光が入射
した場合、強い負の焼付現象を生じる。

そこで、この発明では、５ｂ２ｓ、を主体とする多孔質
層のｓｂ濃度を均一とぜず、階段的または連続的に変化
させて内部電界を生じさせ、捕獲された正孔を前記内部
電界で引きはがすことにより、前記焼付現象を軽減させ
る。なお、多孔質層を形成する場合、真空度が１ｘ　ｌ
ｏ−’　Ｔｏｒｒ未満では完全な多孔質とならず、稠密
層に近いものとなる。

まだ、真空度がＩ　Ｘ　１０’−”ｉ：ｏｒｒ　を越え
ると、多孔質性が強くなり、止孔の通過Ｗ、が減少しす
ぎて感度を低下させるので、多孔質層を形成する場合の
真空度は、１　×Ｉ　Ｑ−’　Ｔｏｒｒ　〜Ｉ　Ｘ　１
σ’　Ｔｏｒｒの範囲内に設定すべきである。ただし、
前記不活性ガスに０２を添加すると、多孔質性が若干強
くなることを考慮すべきである。また、真空度が１Ｘ１
０　　Ｔｏｒｒ　　に近づくと、正孔の通過用°が減少
するのみならず、入射光量に対する信号の比γ値に減少
をきだすことがある。

したがって真空度は、これらを勘案して設定する。多孔
質層の層厚はγ値に影響するので、第１および第２多孔
質層６，６の各層厚は、１００人〜４０００人の範囲が
ら選ぶめがよい。第１多孔質層５に比して第２稠密層４
のｓｂ濃度が低いど、第１多質層６と第２稠密層４との
間に内部電界が形成されず、感度の向上が望めず、暗電
流が大となる。まだ、第１多孔質層５に多量のｓｂを添
加すると・　Ｓｂ２Ｓ３とｓｂとが分離してしまう。第
２多孔質層６に対しては第１多孔質層５よりも高濃度に
ｓｂを添加する必要性があるので、第１多孔質層５にお
ける実用的なｓｂ＠度は、ｓｂが７６〜８０重量％であ
る。

第２多孔質層６には、第１多孔質層５よりも高濃度にｓ
ｂを含ませる必要があり、Ｓｂ濃度は、ｓｂが８０〜９
ｏＮ量チの範囲内が適当である。

第２多孔′貫層６上にｓｂを過剰に含んだ５ｂ２ｓ。

からなる第３稠密層７を形成するのであるが、第３稠密
層７は、第２稠密層４と同じく完全な稠密層となすため
に、Ｉ　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ以Ｆ、好ましくけ５×
１σ’Ｔｏｒｒ以下の真空中で形成する。第３ＮｊＭ密
層７のＳｂ濃度よりも低いと暗電流が増大するので、第
２多孔質層６と同等またはそれ以上のＳｂ濃度に設定す
る。また、Ｓｂ濃度が高すぎると、ｓｂ、、　ｓｂとｓ
ｂとが分離するので、第３稠菖′層７のｓｂ添加坩は８
０〜９０重品係が適当である。

第３稠密層７の層厚が太きすぎると、赤色感度か若干増
力［］する。しかし、厚すぎると残像が増ツノ目し、逆
に薄すぎると電子走査側からの電子が第１および第２多
孔質層５，６へ進入し、多孔質層の肪性が損なわれるの
で、第３稠密層７０層１＋、４は１０００人〜６０００
人が適当である。

以上のようにして形成された光電変換ターゲットを、真
空装置内または撮像管の真空外囲器内に封入したのち、
５０〜２００℃の温度下で３０分以上熱処理する。この
真空熱処理の所要面間ｔ」２、高温下であれば短かく、
低温下であれば長く設定する。この真空熱処理によって
、各層の接触面におけるなじみが良くなり、かつ、粒子
状構造に変化を生じ、感度が向上するとともに、信号電
流の不所望な時間的変動を防ぐことができる。

第１多孔質層６と第２多孔質層６との層厚配分を変える
と、中照度下での焼付および低照度下での焼付のいずれ
か一方をとくに効果的に軽減させることができる。すな
わち、第１多孔質層５のＪ層厚比率を小さくすると、と
くに中照度下での焼イ」現象が軽減され、第２多孔質層
６の層厚比率を小さくすると、とくに低照度下での焼料
現象がΦＹ減される。捷だ、笛体については、前記層厚
比の大小に関係なく、従来のものよりも軽減きれる。次
表は、その具体的数値例を示すものである。

いずれの測定も、パターンの撮像および光の照射などを
１５秒間行なったのちの焼料および留１象を示し、多孔
質層の層厚配分を適当に選ぶと、中照度焼付、低照度焼
付および留１象を従来のものよりも軽減できることが判
る。とくに従来、画質を著しく悪くしていた低照度下で
の焼付が効果的に改善される。まだ、不活性ガスの圧力
を適当に選ぶことによって、γ特性を任意に選択するこ
とができ、広い照度範囲下で十分な色信号をと９出すこ
とができる。しだがって、とくに単管用カラー撮像管の
光電変換ターゲットに使用した場合、良好な色再現特性
をｔｉｆることかできる。

なお、前記実施例では、多孔質層を第１お上ひ第２の２
層に形成したが、これは３層以」二であってもよく、捷
だ、Ｓｂ濃度を第３稠密層側へ行くに従って段階的に高
める代りに、連続的に商めてもよい。さらに、Ｓｂ２Ｓ
３の各層に若干の不純物を混入させてもよい。

発明の効果 この発明の光電変換ターゲットｉ↓、前！ホのよりに構
成てれるので、低照度下や中照度下での焼付現象および
留像現象を軽減させることができ、しかも、良好な分光
感度特性が得られるのみならずγ特性を任意に設定でき
るので、とくに、カラー撮像管に適用して広い照度範囲
下で満足すべき色信号出力をとり出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施しだ光電変換ターゲットの断面
図、第２図はｓｂ濃度の異なる２つのＳｂ２Ｓ５領域の
接合面における整流特性を示す図、第３図（ａ）は逆バ
イアスされた６１１記接合面を示す図、第３図（１））
は前記接合面における内部電圧を示す図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　ＩＪ３　　＋・１
か１名第１図 第２図 ３　図 ハ　　　Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に被着形成された透明導電層と、この透明
   導電層上に被着形成されたＳｂ２Ｓ５まだはｓｂ過剰の
   Ｓｂ２Ｓ３からなる第１稠密層と、この第１稠密層上に
   被着形成されたｓｂ過剰のＳｂ２Ｓ３を主成分とする第
   ２稠密層と、この第２稠密層上に被着形成された５ｂ２
   ｓ３を主成分とする多孔質層と、この多孔質層」二に被
   着形成されたｓｂ過剰のＳｂ、、Ｓ３を主成分とする第
   ３稠密層とを備え、前記多孔質層のＳｂ濃度は前記第３
   稠密層側へいくに従って段階的または連続的に高いこと
   を特徴とする光電変換ターゲット。
2. （２）　　Ｓｂが７１．６．８〜７６Ｎ量係の５ｂ２ｓ
   　３を１×１０−’Ｔｏｒ、ｒ以下の真空中で透明導電
   層上に蒸着し、層厚が１００人〜１ｏｏＯ人の第１稠密
   層を形成する段階と、ｓｂが７６〜８０重搦２％のＳｂ
   ２Ｓ５をＩ　Ｘ　１０”　Ｔｏｒｒ以下の真空中でＡｔ
   Ｉ記第１稠密層上に蒸着し、前記第１稠密層よりもＳｂ
   濃度が高く層厚が１００人〜１０００人の第２稠密層を
   形成する段階と、Ｓｂが７６〜８０重ｉ１ｊ、’　％の
   Ｓｂ＋）　８３　ｆ　Ｉ　Ｘ　１０　’　Ｔｏｒ　ｒ以
   上のガス雰囲気中で前記第２稠密層上に蒸着し、層１’
   ｒ％が１００人〜４０００人の第１多孔質層を形成する
   段階と、Ｓｂが８０〜９０Ｍ量係ノ５ｂ２ｓ３ヲ前記ガ
   ス雰囲気中で前記第１多孔質層上に蒸着し、前記第１多
   子−質層よりもＳｂ濃度が篩り）必Ｉ１．°が１００人
   〜４ｏｏＯ人の・１５２多化７ｊｉ層ろ一形成する段階
   と、ｓｂが８０〜９０重ｊｔ％ｔｖｓｂ２ｓ。 をｌＸ１０　　Ｔｏｒｒ以下の真空中で前記第２多孔質
   層上に蒸着し、層厚が１０００Ａ〜６０００人の第３稠
   密層を形成する段階とを備えでなることを特徴とする光
   電変換ターゲットの製造方法。