JPS6262022B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6262022B2 JPS6262022B2 JP55006602A JP660280A JPS6262022B2 JP S6262022 B2 JPS6262022 B2 JP S6262022B2 JP 55006602 A JP55006602 A JP 55006602A JP 660280 A JP660280 A JP 660280A JP S6262022 B2 JPS6262022 B2 JP S6262022B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- light
- substrate
- photoconductive element
- semiconductor layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
- H01J29/36—Photoelectric screens; Charge-storage screens
- H01J29/39—Charge-storage screens
- H01J29/45—Charge-storage screens exhibiting internal electric effects caused by electromagnetic radiation, e.g. photoconductive screen, photodielectric screen, photovoltaic screen
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本発明は、空間的に分光感度が異なるヘテロ接
合光導電素子に関する。 単管カラーカメラ、単板カラーカメラにおいて
は、１つの素子から、赤（Ｒ）、緑(G)、青(B)の光
の信号を電気的信号に変換してとり出す方式が採
用されている。この様な方式においては光導電素
子の前面に有機フイルター又は、無機フイルター
を置き、空間的に分光透過率を変化させて色選別
を行つているが、このフイルターは、光の損失が
多く、かつ、高価であるという問題がある。 本発明は、上述のフイルターを用いず、ヘテロ
接合素子の光導電分光感度の違いを利用して、直
接的に色選別を行なうことができる光導電素子を
提供するものである。 第１図に本発明の原理を説明するためのヘテロ
接合光導電素子の構造を示す。図において１，２
はそれぞれR1、R2の抵抗及びEg1、Eg2の禁止帯
幅を有する半導体層であり、 R1≪R2、Eg1＞Eg2 なる関係を有するように、それぞれの材料、寸法
形状が選定されている。４は半導体層１上に形成
された透明電極、５は半導体層２上に形成された
電極である。この素子に、光３を透明電極４を通
して禁止帯幅大なる半導体層１側から入射する場
合を考える。このとき素子に電圧を印加すると電
圧は、ほぼ半導体層１よりも抵抗大なる半導体層
２に加わり、半導体層２が感度層となり光電流の
分光感度は第２図のようになる。分光感度の短波
長限界は、入射側の半導体層１の禁止帯幅Eg1に
相当する波長λ１で決まる。長波長限界は、厚さ
が十分厚く、不純物による光導電が少ないとき
は、感度層である半導体層２の禁止帯幅Eg2に相
当する波長λ２で決まる。 これは次のように説明できる。波長λ１より短
波長の光は半導体層１により吸収され、電子正孔
対が発生するが半導体層１には電界がほとんどか
かつていないため、電子正孔の再結合が起こり光
電流には寄与しない。半導体層１に吸収されない
で透過したλ１より長波長の光のうちλ２より短
波長の光は半導体層２により吸収され電子正孔対
が発生し、半導体層２には電界が印加されている
ので半導体層２から光電流として検出される。 この性質を利用して、ヘテロ接合を構成する材
料として任意の禁止帯幅Eg1、Eg2を有するもの
を選択すれば、分光感度を任意に制御できる。し
たがつて、ある特定の材料のヘテロ接合素子を複
数個、又はそれぞれ異なつた材料により構成され
た複数個を、帯状又は島状に空間的に配置するこ
とにより、場所的に分光感度の異なる光導電素子
を得ることができる。 本発明の光導電素子は、可視光のうち青色光を
吸収し絶縁光及び赤色光を透過する第１の半導
体、青色光及び緑色光を吸収し赤色光を透過する
第２の半導体、可視光全域を吸収する第３の半導
体を少なくとも構成要素として含む光導電体が基
板上に形成され、前記第１、第２、第３の半導体
で順に抵抗が大であり、かつ前記第２の半導体は
前記基板上全面に形成され、前記基板上に第１の
半導体及び第３の半導体は島状又は帯状に形成さ
れ、前記第１、第２、第３の半導体の一部は互に
接触して積層され、前記第１の半導体の前記第２
または第３の半導体と接しない面側より前記可視
光を入射させるものである。 光導電素子をカラーカメラ等に用いる場合に
は、半導体材料を選定するに際して分光感度が可
視域にあるような禁止帯幅Egを有するものを選
択すればよい。例えば、カラーカメラに要求され
るNTSC方式の理想的な撮像特性の相対感度は、
第３図に示すようなものと規定されている。第３
図において負の撮像特性を持たせることは実際に
不可能であることから、負の部分を省略したり、
多少変形させる等の方策が通常用いられている。
したがつて、本発明の光導電素子として、第３図
に示す分光感度の３原色RGB分解特性を持たせ
るためには、分光温度の短波長限を決める半導体
層として700nｍより短波長に禁止帯幅を持つも
のとし、長波長限界を決める半導体としては
400nｍより長波長に禁止帯幅を持つものを用い
ればよい。このような可視光領域に分光度を持つ
材料としては−族化合物やGaP等の−族
化合物等がある。 実施例 １ 第４図は本実施例に係る光導電素子の平面図で
あり、第５図はその断面図を示す。本実施例の光
導電素子は以下に示すような工程で製造される。
透明電極９を有するガラス基板８上にバツフア層
としてZnS10を0.05μｍ全面に形成する。その上
に第４図、第５図に示すように第１の半導体とし
てのCdS６を幅50μｍ、ピツチ50μｍの帯状で、
厚さ0.05μｍを形成する。さらにこの上に交叉さ
せる形で第３の半導体としてのCdSe７を幅50μ
ｍ、ピツチ50μｍの帯状で、厚さ1.0μｍを形成
する。最後に第２の半導体としてのZnTe１１を
厚さ1.0μｍ全面に形成する。この光導電体を撮
像管ターゲツトとして用い基板８側より光を入射
させ電子ビームで走査して半導体からの信号を処
理すると色分解された信号が得られる。 なお、抵抗はCdS６、CdSe７、ZnTe１１の順
に大で、ZnS１０は最も小さいとともに上の３層
の結晶性を高めるためのバツフア層で必ずしも必
要なものではない。第１１図は上記各半導体層の
分光感度特性を示す。 このようにして形成された素子は、第４図、第
５図に示す４種類の積層領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分
けられる。この４つの領域の分光感度は第５図の
ヘテロ接合、第１１図の特性、抵抗の関係により
下表に示すようになる。なお、Ｇは緑、Ｒは赤、
Ｂは青を示す。第６図はこれを示した図である。
合光導電素子に関する。 単管カラーカメラ、単板カラーカメラにおいて
は、１つの素子から、赤（Ｒ）、緑(G)、青(B)の光
の信号を電気的信号に変換してとり出す方式が採
用されている。この様な方式においては光導電素
子の前面に有機フイルター又は、無機フイルター
を置き、空間的に分光透過率を変化させて色選別
を行つているが、このフイルターは、光の損失が
多く、かつ、高価であるという問題がある。 本発明は、上述のフイルターを用いず、ヘテロ
接合素子の光導電分光感度の違いを利用して、直
接的に色選別を行なうことができる光導電素子を
提供するものである。 第１図に本発明の原理を説明するためのヘテロ
接合光導電素子の構造を示す。図において１，２
はそれぞれR1、R2の抵抗及びEg1、Eg2の禁止帯
幅を有する半導体層であり、 R1≪R2、Eg1＞Eg2 なる関係を有するように、それぞれの材料、寸法
形状が選定されている。４は半導体層１上に形成
された透明電極、５は半導体層２上に形成された
電極である。この素子に、光３を透明電極４を通
して禁止帯幅大なる半導体層１側から入射する場
合を考える。このとき素子に電圧を印加すると電
圧は、ほぼ半導体層１よりも抵抗大なる半導体層
２に加わり、半導体層２が感度層となり光電流の
分光感度は第２図のようになる。分光感度の短波
長限界は、入射側の半導体層１の禁止帯幅Eg1に
相当する波長λ１で決まる。長波長限界は、厚さ
が十分厚く、不純物による光導電が少ないとき
は、感度層である半導体層２の禁止帯幅Eg2に相
当する波長λ２で決まる。 これは次のように説明できる。波長λ１より短
波長の光は半導体層１により吸収され、電子正孔
対が発生するが半導体層１には電界がほとんどか
かつていないため、電子正孔の再結合が起こり光
電流には寄与しない。半導体層１に吸収されない
で透過したλ１より長波長の光のうちλ２より短
波長の光は半導体層２により吸収され電子正孔対
が発生し、半導体層２には電界が印加されている
ので半導体層２から光電流として検出される。 この性質を利用して、ヘテロ接合を構成する材
料として任意の禁止帯幅Eg1、Eg2を有するもの
を選択すれば、分光感度を任意に制御できる。し
たがつて、ある特定の材料のヘテロ接合素子を複
数個、又はそれぞれ異なつた材料により構成され
た複数個を、帯状又は島状に空間的に配置するこ
とにより、場所的に分光感度の異なる光導電素子
を得ることができる。 本発明の光導電素子は、可視光のうち青色光を
吸収し絶縁光及び赤色光を透過する第１の半導
体、青色光及び緑色光を吸収し赤色光を透過する
第２の半導体、可視光全域を吸収する第３の半導
体を少なくとも構成要素として含む光導電体が基
板上に形成され、前記第１、第２、第３の半導体
で順に抵抗が大であり、かつ前記第２の半導体は
前記基板上全面に形成され、前記基板上に第１の
半導体及び第３の半導体は島状又は帯状に形成さ
れ、前記第１、第２、第３の半導体の一部は互に
接触して積層され、前記第１の半導体の前記第２
または第３の半導体と接しない面側より前記可視
光を入射させるものである。 光導電素子をカラーカメラ等に用いる場合に
は、半導体材料を選定するに際して分光感度が可
視域にあるような禁止帯幅Egを有するものを選
択すればよい。例えば、カラーカメラに要求され
るNTSC方式の理想的な撮像特性の相対感度は、
第３図に示すようなものと規定されている。第３
図において負の撮像特性を持たせることは実際に
不可能であることから、負の部分を省略したり、
多少変形させる等の方策が通常用いられている。
したがつて、本発明の光導電素子として、第３図
に示す分光感度の３原色RGB分解特性を持たせ
るためには、分光温度の短波長限を決める半導体
層として700nｍより短波長に禁止帯幅を持つも
のとし、長波長限界を決める半導体としては
400nｍより長波長に禁止帯幅を持つものを用い
ればよい。このような可視光領域に分光度を持つ
材料としては−族化合物やGaP等の−族
化合物等がある。 実施例 １ 第４図は本実施例に係る光導電素子の平面図で
あり、第５図はその断面図を示す。本実施例の光
導電素子は以下に示すような工程で製造される。
透明電極９を有するガラス基板８上にバツフア層
としてZnS10を0.05μｍ全面に形成する。その上
に第４図、第５図に示すように第１の半導体とし
てのCdS６を幅50μｍ、ピツチ50μｍの帯状で、
厚さ0.05μｍを形成する。さらにこの上に交叉さ
せる形で第３の半導体としてのCdSe７を幅50μ
ｍ、ピツチ50μｍの帯状で、厚さ1.0μｍを形成
する。最後に第２の半導体としてのZnTe１１を
厚さ1.0μｍ全面に形成する。この光導電体を撮
像管ターゲツトとして用い基板８側より光を入射
させ電子ビームで走査して半導体からの信号を処
理すると色分解された信号が得られる。 なお、抵抗はCdS６、CdSe７、ZnTe１１の順
に大で、ZnS１０は最も小さいとともに上の３層
の結晶性を高めるためのバツフア層で必ずしも必
要なものではない。第１１図は上記各半導体層の
分光感度特性を示す。 このようにして形成された素子は、第４図、第
５図に示す４種類の積層領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分
けられる。この４つの領域の分光感度は第５図の
ヘテロ接合、第１１図の特性、抵抗の関係により
下表に示すようになる。なお、Ｇは緑、Ｒは赤、
Ｂは青を示す。第６図はこれを示した図である。
【表】
このように、各半導体層の組合せによる異なる
接合を形成し、場所的に分光感度の異なる光導電
素子を形成することができ、得られた光電流を処
理すればＲ、Ｇ、Ｂに対応した信号を得ることが
できる。 実施例 ２ 第７図に示す３種類の異なる分光感度をもつ領
域をもつ光導電素子で、その領域の分光感度を第
８図とする構成は次のようにしてできる。まず、
基板上に蒸着されたAu電極１７の上に第９図イ
のように島状に、CdSeとほぼ同様の分光感度特
性を有する第３の半導体としてCd0.3Zn0.7Te１２
を厚さ１μｍで形成する。その上にZnTeとほぼ
同様の分光感度特性を有する第２の半導体として
のCdS0.5、Se0.5１３を１μｍの厚さで全面に形
成する（第９図ロ）。さらに第９図ハに示すよう
に帯状に第１の半導体としてのCdS１４を0.1μ
ｍ形成する。 最後に電極形成のためのバツフア層としての
ZnS0.4Se0.6１５を全面に0.05μｍ形成し（第９図
ニ）、電極として半透明電極Au１６ａ，１６ｂ，
１６ｃ……を第９図ホのように島状に蒸着形成す
る。 この例においても、抵抗は第１、第２、第３の
順で大きく、バツフア層１５が最も小さいととも
にこの層１５も必ずしも必要でない。第１０図に
第９図ホのでき上つた光導電素子のＢ−B′線での
断面図を第７図のＥ，Ｆ，Ｇと対応させて示す。
この各半透明電極１６上に微小なワイヤーボンデ
イング等で走査素子に接続し、電極１７と１６，
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ間に順次電圧を印加する
と、第８図の色信号が得られる。 以上のように、本発明によれば、場所的にヘテ
ロ接合の材料の組みあわせを変えることが可能で
ある。したがつて場所的に分光感度の異なる領域
をもつ光導電素子を形成できる。この素子を用い
ることにより、フイルターを用いることなしに、
色選別が可能となる。 Ｒ、Ｇ、B3色のフイルターを形成した後、可
視光全域に感度をもつ光導電体を積層する方法に
比較して、半導体の２回（電極も入れると３回）
と少ない工程で作成できる。干渉フイルターのよ
うに多層膜半導体層を３層で構成できるというす
ぐれた特長を発揮することが可能となる。
接合を形成し、場所的に分光感度の異なる光導電
素子を形成することができ、得られた光電流を処
理すればＲ、Ｇ、Ｂに対応した信号を得ることが
できる。 実施例 ２ 第７図に示す３種類の異なる分光感度をもつ領
域をもつ光導電素子で、その領域の分光感度を第
８図とする構成は次のようにしてできる。まず、
基板上に蒸着されたAu電極１７の上に第９図イ
のように島状に、CdSeとほぼ同様の分光感度特
性を有する第３の半導体としてCd0.3Zn0.7Te１２
を厚さ１μｍで形成する。その上にZnTeとほぼ
同様の分光感度特性を有する第２の半導体として
のCdS0.5、Se0.5１３を１μｍの厚さで全面に形
成する（第９図ロ）。さらに第９図ハに示すよう
に帯状に第１の半導体としてのCdS１４を0.1μ
ｍ形成する。 最後に電極形成のためのバツフア層としての
ZnS0.4Se0.6１５を全面に0.05μｍ形成し（第９図
ニ）、電極として半透明電極Au１６ａ，１６ｂ，
１６ｃ……を第９図ホのように島状に蒸着形成す
る。 この例においても、抵抗は第１、第２、第３の
順で大きく、バツフア層１５が最も小さいととも
にこの層１５も必ずしも必要でない。第１０図に
第９図ホのでき上つた光導電素子のＢ−B′線での
断面図を第７図のＥ，Ｆ，Ｇと対応させて示す。
この各半透明電極１６上に微小なワイヤーボンデ
イング等で走査素子に接続し、電極１７と１６，
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ間に順次電圧を印加する
と、第８図の色信号が得られる。 以上のように、本発明によれば、場所的にヘテ
ロ接合の材料の組みあわせを変えることが可能で
ある。したがつて場所的に分光感度の異なる領域
をもつ光導電素子を形成できる。この素子を用い
ることにより、フイルターを用いることなしに、
色選別が可能となる。 Ｒ、Ｇ、B3色のフイルターを形成した後、可
視光全域に感度をもつ光導電体を積層する方法に
比較して、半導体の２回（電極も入れると３回）
と少ない工程で作成できる。干渉フイルターのよ
うに多層膜半導体層を３層で構成できるというす
ぐれた特長を発揮することが可能となる。
第１図は本発明の原理を説明するためのヘテロ
接合光導電素子の一例の構成断面図、第２図はヘ
テロ接合光導電素子の一例の分光特性図、第３図
はNTSC方式カラーカメラの理想的な撮像特性を
示す図、第４図は本発明の一実施例である２つの
材料を交叉形に形成した光電変換素子の平面図、
第５図は第４図のＡ−A′断面図、第６図は第
４，５図に対応する領域の分光感度を示す図、第
７図は実施例２の空間的な感度分布を示す図、第
８図は同実施例２に対応する分光感度図、第９図
イ〜ホは同実施例２の光電変換素子の作成順序を
示す平面図、第１０図は第９図ホのＢ−B′線断面
図、第１１図は各半導体の分光特性図である。 ６……CdS、７……CdSe、８……ガラス基
板、９……透明電極、１１……ZnTe。
接合光導電素子の一例の構成断面図、第２図はヘ
テロ接合光導電素子の一例の分光特性図、第３図
はNTSC方式カラーカメラの理想的な撮像特性を
示す図、第４図は本発明の一実施例である２つの
材料を交叉形に形成した光電変換素子の平面図、
第５図は第４図のＡ−A′断面図、第６図は第
４，５図に対応する領域の分光感度を示す図、第
７図は実施例２の空間的な感度分布を示す図、第
８図は同実施例２に対応する分光感度図、第９図
イ〜ホは同実施例２の光電変換素子の作成順序を
示す平面図、第１０図は第９図ホのＢ−B′線断面
図、第１１図は各半導体の分光特性図である。 ６……CdS、７……CdSe、８……ガラス基
板、９……透明電極、１１……ZnTe。
Claims (1)
- １ 可視光のうち青色光を吸収し緑色光及び赤色
光を透過する第１の半導体、青色光及び緑色光を
吸収し赤色光を透過する第２の半導体、可視光全
域を吸収する第３の半導体を少なくとも構成要素
として含む光導電体が基板上に形成され、前記第
１、第２、第３の半導体で順に抵抗が大であり、
かつ前記第２の半導体は前記基板上全面に形成さ
れ、前記基板上に第１の半導体及び第３の半導体
は島状又は帯状に形成され、前記第１、第２、第
３の半導体の一部は互に接触して積層され、前記
第１の半導体の前記第２または第３の半導体と接
しない面側より前記可視光を入射させることを特
徴とする光導電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP660280A JPS56103480A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Photoconductive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP660280A JPS56103480A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Photoconductive element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56103480A JPS56103480A (en) | 1981-08-18 |
| JPS6262022B2 true JPS6262022B2 (ja) | 1987-12-24 |
Family
ID=11642878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP660280A Granted JPS56103480A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Photoconductive element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56103480A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6018956A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-31 | Seiko Epson Corp | カラ−固体撮像素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5125925A (en) * | 1974-08-28 | 1976-03-03 | Hitachi Ltd | Karaasatsuzokan no menban |
| JPS5937592B2 (ja) * | 1975-09-04 | 1984-09-11 | 松下電器産業株式会社 | 光導電素子 |
-
1980
- 1980-01-22 JP JP660280A patent/JPS56103480A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56103480A (en) | 1981-08-18 |
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