JPS628579A - 光導電性薄膜及びその製造方法 - Google Patents

光導電性薄膜及びその製造方法

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JPS628579A
JPS628579A JP60147942A JP14794285A JPS628579A JP S628579 A JPS628579 A JP S628579A JP 60147942 A JP60147942 A JP 60147942A JP 14794285 A JP14794285 A JP 14794285A JP S628579 A JPS628579 A JP S628579A
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JP
Japan
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cdte
solid solution
thin film
cdse
cds
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JP60147942A
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Yoichi Harada
洋一 原田
Kosuke Ikeda
光佑 池田
Noboru Yoshigami
由上 登
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明はCd5−Cd5e−CdTeの固溶体を主体と
して成る光導電性薄膜及びその製造方法に関するもので
ある。
従来の技術 従来より、CdSやCdSeあるいはそれらの固溶体等
に微量のCu、Ag、ハロゲン等を加えたものを蒸発源
として、ガラス基板上に真空蒸着して形成した薄膜を、
CdC11,を含む中性雰囲気もしくは空気中で加熱す
ることにより、光導電性を賦与せしめ、光゛導電体を製
造していた。
このような光導電体を例えば−次元のライン状アレイに
形成し、更に電極を形成して光センサとし、ファクシミ
リ等の原稿読み取り用の、原稿と同一サイズにセンサを
並べた密着型イメージセンサとしての応用が進んでいる
。このような密着型イメージセンサとして薄膜を利用し
たものでは、CdSとCdSeの固溶体を使用したもの
が現在既に実用化されている。また、アモルファス5i
(a−8i)を使用したものでも開発が進められている
一方単結晶Siプロセスを利用したものでは、CODチ
ップを直線状に並べたものや、直線状に並べたSiチッ
プ上にバイポーラトランジスタを形成したものを用いた
ものが開発されている。CODやバイポーラトランジス
タを使用したものでは、高速化、微細加工が可能なため
性能的に高いものが得られているが、プロセスが複雑で
そのコストが高いことや、コストダウンが可能な完全な
レンズレスタイプ(例えば「直接読取り密着型イメージ
センサ素子構成の検討」電子通信学会技術研究報告IF
!8l−35)が本質的に不可能であり、材料のコスト
を含め、全体としてコストが高いという欠点を有してい
る。またa−8iを用いたものでは、同じプロセスで形
成できるa−8iやポリ5i(poly−8i)のTP
Tを用いての集積化も可能であるが、信号が微弱である
ためその処理回路が複雑になるという欠点を有し、また
poly−8iを用いる場合は高温でのプロセスが必要
なため基板のコストが高くなる等の欠点をも有している
。さてCdSとCdSeの固溶体を用いたものでは、光
応答速度が遅いという欠点があるが、薄膜プロセスで形
成されるためレンズレス化も可能で、また光電流も大き
いため回路構成が簡単という特徴を持っている。
現在ではこの光センサの高速化が大きな技術的課題とな
っているため、例えばCdSとCdSeの組成比(モル
比)を2=8として連続したバイアス光をあてることに
よって光応答速度を速くすることが試みられている(「
高速高感度薄膜イメージセンサ」画像電子学会第83回
研究会84−05−8)。
発明が解決しようとする問題点 しか°しながらCdSとC−dseの固溶体によるもの
では、光感度を与えるために、CdC11,蒸気を含む
雰囲気中で500〜600℃での熱処理が必要である。
しかし均一な濃度を持ったCdCa2の雰囲気中で処理
するためには、1枚の基板に対して1ケのアルミナボー
トが必要であり、1回に1枚しか熱処理ができないとい
う生産上の大きな欠点がある。
また、Cd5−CdSeによる光センサはCd S e
の組成比を高くするとその光応答速度は速くなり。
特にバイアス光を加えながら使用する場合はその効果が
著しい、そのためCdSとCd55の組成比を2:8と
したもので、バイアス光をあてながら使用して高速化が
図られている。しかしながら。
この系統の光センサの分光感度のピークは、CdSeの
組成比を大きくすると長波長側に、また小さくすると短
波長側に移動し、CdS、、、Se、、、の場合では6
70m付近にあり、カラーセンサに必要とされる短波長
側400〜450mm付近での感度が低いという欠点を
有している。また、光電流Jpは周囲温度によって変化
し、Cd5aの組成比が大きくなると著しい@ Cd 
S 6 、 z S ea 、sの場合では一20℃か
ら60℃の範囲でJpは約176となる。このため、回
路的に補正が必要であり、コスト高の要因となるという
欠点を有している。これらの欠点をなくすためには、C
d S eの組成比を小さくすると良いが、長波長側で
の感度の低下、光応答速度の低下等の問題が発生する。
本発明は上記問題点を解決するもので、従来のものに比
べて製造方法が簡単であり、かつJPの温度変化が小さ
く、また、広い分光感度を持ち、応答速度も同等以上の
性能を持つ優れた光導電性薄膜及びその製造方法を提供
することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の光導電性薄膜は
、CdSとCdSeとCdTeの固溶体を主体とし、前
記固溶体中にCdTeを組成比で2〜20モル%含み、
これに不純物としてCu、(jLを含む構成にしたもの
である。
さらに、本−発明の光導電性薄膜は、CdSとCd55
とCdTeの固溶体を主体とし、前記固溶体中。
にCd T sを2〜20モル%含み、これにCu C
9,2を加えた蒸発源を、加熱蒸発させて基板上に薄膜
を蒸着形成し、この薄膜を中性雰囲気中もしくは空気中
で熱処理して得られるものである。
すなわち、蒸着により形成された、微量の不純物Cu、
Caを含むCd5−Cd5e−CdTeの固溶体薄膜を
中性雰囲気中もしくは空気中で熱処理することにより、
増感中心、再結合中心を形成して光電流JPを大きくか
つ暗電流J、を小さくし、これにより光センサとしての
機能を持たせたものであり、製造方法が簡単であるとと
もに、従来にない広い波長範囲で実用的な感度を持ち、
しかも光電流JPの温度変化が小さく、かつ光応答速度
の点で従来のものに比べて同等以上の性能をもつ光導電
性薄膜が得られるものである。
作用 以上のように、Cd5−Cd5e−CdTeの系で温度
変化が問題にならない程度のモル比(20モル%以下)
のCd T eを添加したCd5−Cd5a−CdTe
固溶体薄膜に熱処理を行なうことにより、JPの温度変
化を大きくすることなく、長波長側の感度を増加し、か
つJpを充分大きく、J、を充分小さくした光導電性薄
膜が得られるものである。
実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。本発
明による製造方法としては、Cd5o、、Seo、4に
対するCdTeの組成比をXとしてXをO〜0.3の範
囲で変えたCd5o、、(、−2) 5e(1,4(t
−)OTeつを主成分とし、これに0.2モル%のCu
Cazを含めて固溶体を作り、この固溶体を蒸発源とし
て、50X280X1.2m+’のガラス基板(コーニ
ング7059)上に真空蒸着により、膜厚約4000人
のCd5−Cd5 e −Cd T e固溶体薄膜を形
成した。この試料を石英炉心管中でO,、3n / f
f1inのN2を導入しながら550℃で1時間熱処理
した。これにメタルマスクを用いてAMによる対向電極
(幅1mm、長さ2m)を形成した0以上の試料につ−
いて、光電流Jp、暗電流Jd、信号光による立ち上が
り応答速度τ1、立ち下がり応答速度τd、バイアス光
をあてた時の立上がり応答速度で、b、立ち下がり応答
速度でdb、分光感度、温度依存性を測定した。
なお、τ、は信号光(1001ux、IHzの点滅光)
の立上がりにより、JPが0からその飽和値の1/2に
達するまでの時間を表わし、τ4は信号光の立ち下がり
により、JPが飽和値からその1/2に下がるまでの時
間を表わしている。
また、τやbは連続したバイアス光を加えた状態で、信
号光によるJpの増加分が0からその飽和値の1/2に
達するまでの時間を表わし、τdbは、信号光によるJ
pの増加分が飽和値からその1/2に下がるまでの時間
を表わしている。
さらに、比較のために、従来の方法により試料を作製し
、同様の測定を行った。従来の製造方法としてCdSと
CdSeのモル比が2=8、すなわちCdS、、、Se
、、8を主成分とし、これに0.2モル%のCuC(L
2を含めた固溶体を蒸発源として、同じ< 50 X 
280 X 1.2an”のガラス基板(コーニング7
059)上に真空蒸着により膜厚約4000人のCd5
−CdSe固溶体薄膜を形成した。この試料を底部にC
d5−CdC11,粉末を配置したアルミナ製ボートの
中に入れ、550℃で1時間の熱処理を行った。
これにメタルマスクを用いてAuによる対向電極(幅1
1II11.長さ2mm)を蒸着で形成した。その試料
について同様の測定を行った。
分光感度および温度依存性は第1図および第2図に示す
通りであり、第1図の曲線(1)〜(5)および第2図
の曲線(1)〜(6)は本実施例のものを示し、第1図
の曲線(6)および第2図の曲線(7)は従来例のもの
を示す。
第1図において、Cd5−Cd5e−CdTe系光セン
サの分光感度領域はCdSeおよびCdTeの組成比に
より変化し、この変化の様子をCd5o、、Sel+4
にCdTeを加えたCd5a、5(t−x) 5ea4
Cx−x)Texの系でX=O〜0.2のように変化さ
せた場合を示す、ここで1曲線(1)と(6)の比較よ
り。
CdTeを含まない場合は、Cdgeの増加により。
曲線(6)のように、同様の形を保ってピークが移動す
るのみで、長波長側における感度は増加するとともに、
短波長側の感度は減少する。しかし曲線(2)〜(5)
のように、CdTeを含む場合は、短波長側の感度をあ
まり減少させずに、長波長側の感度を増すことができ、
Cd T eの増加量に従って長波長側の感度も増加す
る。
また、第2図において、Cd5−Cd5e−CdTe系
光センサのJPの温度変化はCdSeおよびCd T 
eの組成比により変化する。ここで、曲線(1)〜(7
)の比較により、CdTeを含まない場合はCd Se
の増加で温度変化は大きくなることがわかるが、Cd 
T eの増加によっては、曲線(1)〜(5)に示すよ
うに、CdTeが20モル%までの温度変化はそれほど
大きくない。
また、本実施方法のものでは、20ソにおいて、例えば
x=0.1の場合、DCIOV印加した場合、J p(
1001ux)=2.5X10−’(A)、J d:5
 X 10−”(A)であった、また、光応答速度は、
同じ<x=o、iの場合、信号光強度が1001uxの
時はt、=5.0m5ec、c d=1.9m5ecで
あり、 4001uxの時はτP=2.1m5ec、 
t、1=1.1m5ecであった。一方バイアス光をあ
てた場合の応答速度は、信号光強度が1001ux、バ
イアス光強度が401uxの場合でfrb=0.48m
5ec、  tdl、=0.92m5ecであった。
これに対し、従来方法のものでは、20℃において、D
CIOVを印加した場合、J p(1001ux) =
 2.8XIO−’(A)、Jd=3×1O−1o(A
)であった、また。
光応答速度は、信号光強度が1001uxの時はτや=
5.0+wsec、t 、1 = 1 、2m5ecで
あり、4001uxの時はτ1=1.5ssec、  
t d=0.4++sacであった。一方バイナス光を
あてた場合の応答速度は、信号光強度が1001ux、
バイアス光強度が401uxの場合でτPb=0.75
m5ec、  ? dl、=0.74m5ecであった
また本実施方法におけるXが0.02〜0.2の範囲で
0.1以外の場合でも、光応答速度は従来のものに比べ
て同等以上の高速性を示すことが確認された。
上記の如き製造方法において、Cd5−CdSe−Cd
 T eの固溶体薄膜の熱処理は、中性雰囲気中もしく
は空気中で行われるものであればよく、その時の温度は
480〜600℃であればよい、これは、480℃以下
では、JPが小さくかつJdが大きいからであり、また
600℃以上では膜の再蒸発が起って再びJPが小さく
なるためである。
更に、これは薄膜プロセスで形成されるために。
レンズを必要とないいわゆる完全密着型のイメージセン
サにおいても使用できることは明らかである。
発明の効果 以上本発明によれば、従来のものに比べて、製造方法が
簡単であり、かつJPの温度変化の点においては、変化
が小さく、また広い分光感度を持ち、光応答速度の点に
おいても同等以上の性能を持つという優れた光導電性薄
膜が得られるものであり、その価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明および従来例の光導電性薄膜の分光感度
を示す特性図、第2図は本発明および従来例の光導電性
薄膜のJpの温度依存性を示す特性図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、CdTeを2〜20モル%含むCdSとCdSeと
    CdTeの固溶体を主体としてなり、これに不純物とし
    てCuおよびClを含む光導電性薄膜。 2、CdTeを2〜20モル%含むCdSとCdSeと
    CdTeの固溶体を主体とし、これにCuCl_2を加
    えた蒸発源を、加熱蒸発させて基板上に固溶体薄膜を蒸
    着形成し、この薄膜を中性雰囲気中もしくは空気中で熱
    処理する光導電性薄膜の製造方法。 3、熱処理の温度は、480〜600℃であることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項記載の光導電性薄膜の製
    造方法。
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