DE1295613B - Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung mit einer Halbleiterschicht und Fernseh-Aufnahmeroehre mit einer solchen Speicherelektrode - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Speicherelektroden- fügbare Material zur Erfüllung dieser Bedingungen anordnungen für Femseh-Aufnahmeröhren, insbeson- ist Antimon-Trisuffid, das jedoch unglücklicherweise dere solche für Fernseh-Kameraröhren nach Art verschiedene andere Probleme aufwirft. Es verliert eines Vidikons, und ist im einzelnen gerichtet seine Fotoleitfähigkeit, wenn es hohen Temperaturen auf eine Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung mit 5 ausgesetzt wird. Dadurch verbietet sich eine Vidikoneinem Halbleiter-Speicherelement, das sich gegen- Herstellung mit Hufe üblicher Vakuumverfahren, überliegende, erste und zweite Flächen besitzt, von Die fertige Röhre kann nicht durch eine Hochdenen die erste Fläche eine Abtastfläche bildet, mit temperaturbehandlung entgast werden, von der einem so angeordneten zweiten Leiter, daß dieser wiederum ihre Zuverlässigkeit abhängt. Außerdem der zweiten Halbleiterfläche dicht benachbart ist und io besitzt Antimon-Trisulfid eine begrenzte nutzbare sich wie diese erstreckt, und mit einer zwischen der Lebenserwartung und kann sowohl durch zu große zweiten Halbleiterfläche und zweiten Leiter angeord- Lichtstärke als auch durch zu energiereiche Elekneten Elektronenbarriere, um im wesentlichen jeden tronenstrahlen zerstört werden. Stromfluß zu verhindern. Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die 15 durch Benutzung eines von der Fotoleitfähigkeit ab-Halbleiterschicht aus η-leitendem Material mit weichenden Halbleitermechanismus zur Speicherung höherer Konzentration tiefer Donatoren als flacher von ein Bild darstellende Energie überwunden. Da-Donatoren besteht, derart, daß die tiefen Donatoren durch ist es nicht erforderlich, auf der Schirmfläche durch einfallendes Licht ionisiert werden und ein ein Spannungsmuster zu bilden und aufrechtzuerhal-Ladungsdichtemuster erzeugen, das für das Eingangs- 20 ten, wie dies bei einem Fotoleiter zur Erzeugung von signal repräsentativ ist, ohne daß ein Spannungs- Ladungsträgern großer Lebendauer geschehen muß. potential zwischen der Abtastfläche und dem zweiten Auf diese Weise wird die Auswahl unter den brauch-Leiter erzeugt und aufrechterhalten werden müßte. baren Stoffen erhöht. Es lassen sich Stoffe verwen-

Von den heute verfügbaren Fernseh-Kameraröhren den, die große Lebensdauer und Dauerhaftigkeit bebietet das Vidikon die meisten Vorteile hinsichtlich 25 sitzen sowie an die Herstellungsverfahren für Vaniedriger Kosten und einfacher Einstellung. Das Vidi- kuumröhren angepaßt sind.

kon enthält einen flachen Fotoleiter, dessen eine Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

Fläche periodisch von einem Elektronenstrahl ab- eine Kameraröhre vom Vidikon-Typ vorgesehen, getastet wird. Die gegenüberliegende Fläche ist mit die auf übliche Weise mit einer Kathode und Strahleinem transparenten leitenden Film beschichtet und 30 formungs- sowie Ablenkeinrichtungen ausgestattet wird dem eintreffenden Licht ausgesetzt. Der leitende ist. Der Kathode liegt ein flacher η-leitender HaIb-FiIm ist positiv mit Bezug auf die Kathode der Röhre leiter gegenüber, dessen eine Fläche die Schirmfläche vorgespannt, von der der Elektronenstrahl ausgeht. -bildet. Zwischen der anderen Fläche des Halbleiters

Das Licht, das auf die verschiedenen Teile des und einem transparenten leitenden Film ist ein Fotoleiters auftrifft, hebt Elektronen aus dem Valenz- 35 transparenter Isolator angeordnet. Ein am Umfang band in das Leitungsband, wodurch örtlich der der Schirmfläche befestigter Leiter liegt auf einer Widerstand in Abhängigkeit von der Lichtstärke her- niedrigen positiven Spannung mit Bezug auf den abgesetzt wird. Elektronen, die durch den Elektronen- leitenden Film.

strahl auf die Schirrnfiäche des Fotoleiters gelangt Der Halbleiter enthält einen großen Anteil »tiefer«

sind, wandern daher durch jedes Stückchen des Foto- 40 Donatoren, d.h. Donatoren, die bei der Betriebsleiters in einer Menge zu dem leitenden Film, die temperatur thermisch nicht ionisiert werden können, durch die mittlere Lichtstärke bestimmt wird, der das Licht jedoch, das durch den transparenten leitenden jeweilige Stückchen ausgesetzt worden ist. Während sowie nichtleitenden Film eintritt, hebt Elektronen des Zeitabschnitts (Bildperiode), der zur Abtastung dieser tiefen Donatoren in das Leitungsband. Danach der gesamten Schirmfläche erforderlich ist, wird dann 45 werden die Elektronen durch das Raumladungsfeld ein Spannungsmuster auf der Schirmfläche gebildet. über den Leiter auf der Schirmfläche vom Halbleiter Wenn der Elektronenstrahl die Schirmfläche erneut weggeführt. Zurück bleiben positive Ionen des tiefen abtastet, ändert sich die von ihm abgegebene Ladung Donators. Diese Ionen sind praktisch unbeweglich, zeith'ch entsprechend dem auf dem Fotoleiter ge- Ihre relative Konzentration zeigt daher die örtliche speicherten Spannungsmuster und daher entsprechend 5° Lichtintensität an. Von den Ionen des tiefen Donader über aufeinanderfolgende Abschnitte des Foto- tors werden Elektronen aus dem Elektronenstrahl leiters integrierten Beleuchtungsstärke. Auf Grund angezogen und rekombinieren mit diesen, wodurch einer kapazitiven Kopplung zeigen sich Unterschiede die örtliche Spannung über dem Isolator herabgesetzt der Elektronenablagerung durch Stromänderungen im wird. Die Spannungsänderungen führen zu Stromleitenden Film, die als Video-Ausgangssignal benutzt 55 änderungen in dem leitenden Film, die als Videowerden. Ausgangssignale benutzt werden.

Bei den bekannten Einrichtungen ergibt sich eine Einer der erfindungsgemäß erzielten technischen

prinzipielle Schwierigkeit dadurch, daß die Vidikon- Vorteile besteht darm, daß, da die in der Vorrich-Fotoleiter einander widersprechenden Bedingungen rung gespeicherte Energie durch die relative Kongenügen müssen: Zur Erzielung einer brauchbaren 60 zentration unbeweglicher Ionen des tiefen Donators Empfindlichkeit muß ihr lichtabhängiger spezi- gebildet wird, das oben beschriebene Problem Mnfischer Widerstand niedrig genug sein, während ihr sichtlich des Querwiderstandes von kleinerer Bedeu-Querwiderstand in Richtung der Schirmfläche ge- rung als bei üblichen Vidikons ist. Es können HaIbnügend groß ist, um das Spannungsmuster während leiter benutzt werden, die dauerhafter sind und der Bildperiode festzuhalten. Große Querströme auf 65 weniger Herstellungsprobleme mit sich bringen als Grund eines ungenügenden Querwiderstandes »ver- übliche Vidikon-Fotoleiter. Ein weiterer und mögschmieren« das durch den Elektronenstrahl abge- licherweise noch bedeutsamerer Vorteil besteht darin, lesene Bild. Das am meisten befriedigende, heute ver- daß die Anforderungen an das Material anders sind,

da der Betriebsmechanismus grundsätzlich von dem herkömmlicher Vidikons abweicht.

Die Lösung der erläuterten Schwierigkeiten und die erfindungsgemäßen Vorteile werden im folgenden an Hand der Zeichnungen noch näher beschrieben; es zeigt

F i g. 1 die schematische Ansicht einer Fernseh-Kameraröhre nach einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 die vergrößerte schematische Ansicht des Schirmaufbaus der Kameraröhre nach F i g. 1,

F i g. 3 die Aufsicht 3-3 gemäß F i g. 2,

Fig. 4 ein typisches Energieband-Diagramm für den Schirmaufbau nach F i g. 2,

F i g. 5 ein typisches Energieband-Diagramm für den Schirmaufbau nach Fig. 2 unter der Einwirkung von Lichtenergie,

Fig. 6 ein typisches Energieband-Diagramm eines Teils des Halbleiters nach Fig. 2 zur Erläuterung verschiedener Erregungsmechanismen,

Fig. 7 die schematische Ansicht einer Fernseh-Kameraröhre nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Fernseh-Kameraröhre 10 nach Art eines Vidikons gezeigt. Sie weist eine Kathode 11 zur Formung eines Elektronenstrahls auf, der auf eine Schirmanordnung 12 projiziert wird. Die Röhre enthält übliche Anordnungen zur Ausrichtung, Beschleunigung und Fokussierung eines Elektronen-Strahls sowie übliche Einrichtungen zur Ablenkung des Strahls in einer Folge von Zeilen und Bildern. Von der dem Elektronenstrahl gegenüberliegenden Seite fällt Licht auf die Schirmanordnung. Das Licht wird auf den Schirm fokussiert und definiert ein Bild, das gespeichert und übertragen werden soll. Der Zweck der Röhre besteht wie bei einem herkömmlichen Vidikon darin, die ankommende Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln, diese zu speichern und dann in Form eines kontinuierlichen, durch den Ausgangspfeil angedeuteten Videosignals abzugeben.

Gemäß F i g. 2 und 3 enthält die Schirmanordnung 12 nach der Erfindung einen Halbleiter 14, dessen eine Fläche den Elektronenstrahl-Auftreffschirm 15 bildet und dessen andere Seite auf einem transparenten Isolierfilm 16 befestigt ist. Ein transparenter leitender Film 17 ist mit dem Isolierfilm 16 und einer transparenten Glasunterlage 18 verbunden, die Teil des in F i g. 1 gezeigten Röhrenkolbens bildet. Ein Gitterleiter 20 mit einer Anordnung von parallelen Leiterstreifen 21 ist mit der Schirmfläche 15 verbunden und liegt auf einer positiven Spannung V_B mit Bezug auf den leitenden FUm 17. Der Gitterleiter 20 erzeugt eine sich über die gesamte Schirmfläche erstreckende Äquipotentialfläche. Eine den Gitterleiter überdeckende Isolierschicht 22 schirmt den Gitterleiter gegen den Elektronenstrahl ab. Zum Zweck größerer Klarheit sind die Abmessungen in der Darstellung verzerrt worden.

Erfindungsgemäß wird der Halbleiter so behandelt, daß er η-leitend ist. Er enthält also vorwiegend Donatoren anstatt Akzeptoren. Außerdem besitzt er eine höhere Konzentration von »tiefen« Donatoren als von »flachen« Donatoren. »Tiefe« Donatoren sind solche, die durch eine thermische Bewegung bei der Temperatur, der sie ausgesetzt sind, nicht ionisiert werden können, während »flache« Donatoren sich thermisch ionisieren lassen. Die Bedeutung dieses Unterschieds und die Funktion der Schirmanordnung läßt sich besser an Hand der Energieband-Diagramme der Fig. 4 bis 6 verstehen.

In F i g. 4 stellen die Abschnitte M, I, S die Energiebandverteilung in dem transparenten leitenden Film 17 bzw. dem Isolierfilm 16 bzw. dem Halbleiter 14 dar. Der Buchstabe C bezeichnet die untere Grenze der Leitungsbänder, der Buchstabe V die obere Grenze der Valenzbänder und der Buchstabe F den Fermi-Pegel. Die Indizes 1 geben Bandformen ohne Vorspannung über der Anordnung an, und die Indizes 2 zeigen den Einfluß der angelegten Vorspannung V_B gemäß F i g. 2.

Bei der Vorspannung Null ist der Fermi-Pegel F₁ allen drei Materialien gemeinsam. Er liegt natürlich näher an der Leitungsbandgrenze C_{5 ί} des Halbleiters als an der Valenzbandgrenze V_Sv da es sich um einen η-leitenden Halbleiter handelt. Wenn die Vorspannung V_B (vgl. Fig. 2) angelegt wird, verbiegen sich die Grenzen des Leitungs- und Valenzbandes für den Halbleiter in die durch Q₂ und F₅₂ angegebene Lage, wobei die Energiedifferenz zwischen Fl und Fl gleich V_B ist. Elektronen von flachen Donator-Atomen, die thermisch in das Leitungsband gehoben werden, werden durch das elektrische Feld weggeschwemmt und durch den Gitterleiter 20 auf der Schirmfläche abgeleitet. Es bleiben positive Ionen der flachen Donatoren zurück, die einen Entleerungsoder Raumladungsbereich 5C₂ definieren.

Da die Filme 16 und 17 transparent sind, fällt Licht direkt auf den Halbleiter auf und ändert seine Energieband-Konfiguration, wie in Fig. 5 gezeigt. Das ankommende Licht spaltet Elektronen von tiefen Donatoren ab und erzeugt damit eine größere Konzentration positiver Ionen als vorher vorhanden war. Die von tiefen Donatoren abgespaltenen Elektronen werden, wie diejenigen von den flachen Donatoren, vom Halbleiter durch den Gitterleiter 20 auf der Schirmfläche abgezogen.

Dadurch wird die Raumladungszone SC₃ verkürzt und der Spannungsabfall über dem Halbleiter S herabgesetzt. Gleichzeitig erhöht sich der örtliche Spannungsabfall über dem Isolator /. Sieht man den Isolator als Dielektrikum zwischen parallelen Kondensatorplatten an, so ist die erhöhte Spannung über dem Isolator das Äuquivalent einer Kondensatorladespannung.

In Fig. 6 sind verschiedene Erregungsmechanismen im Halbleiter dargestellt. Volle Punkte bezeichnen Elektronen, in Kreisen angeordnete positive Symbole positive Ionen und einfache positive Symbole Löcher. Der Energiepegel des flachen Donators liegt genügend dicht am Leitungsband, um die thermische Erregung eines Elektrons 25 zu ermöglichen, wobei ein Ion 26 des flachen Donators zurückbleibt. Eintreffendes Licht kann tiefe Donatoren entweder durch eine direkte oder eine indirekte Lichterregung ionisieren. Die direkte Erregung ergibt sich bei einem Auftreffen eines Photons auf einen tiefen Donator, wodurch ein Elektron 27 in das Leitungsband gehoben und ein positives Ion 28 des tiefen Donators erzeugt wird. Eine indirekte Erregung ergibt sich dann, wenn ein Elektron 29 aus dem Valenzband in das Leitungsband gehoben wird, wodurch ein Loch 31 im Valenzband entsteht. Ein Elektron 30 von einem Atom des tiefen Donators rekombiniert dann mit dem Loch 31, wodurch ein Ion 32 des tiefen

Donators entsteht. Die relative Ionenkonzentration des ,tiefen Donators ist eine Funktion der Zahl ankommender Photonen und daher der relativen Intensität des an verschiedenen Stellen entlang der Grenzfläche zwischen dem Halbleiter und dem Isolator ankommenden Lichts. Die sich ergebende Verteilung der Ladungsfläche entlang der Grenzfläche bleibt bestehen, da die Ionen des tiefen Donators praktisch unbeweglich sind.

rial eine der Π-VT-Verbindungen, beispielsweise Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid, oder eine ΙΠ-V-Verbindung, beispielsweise Galliumarsenid, benutzt wird. Diese Materialien lassen sich in hohen Konzentrationen mit tiefen Donatoren mit Hilfe üblicher Verfahren dotieren, und die Konzentration der tiefen Donatoren kann in bekannter Weise auf verschiedenen Wegen bestimmt werden. Weiterhin sind die Ladungsträger-Beweglichkeit und die dielek-

Ein die Verteilung der Ladungsdichte wiedergeben- io trische Erholungszeit von Cadmiumsulfid, Cadmiumdes Video-Ausgangssignal entsteht, wenn die Schirm- selenid oder Galliumarsenid günstig für eine seitliche

Elektronenübergangszeit, die groß ist mit Bezug auf die Rekombinationszeit. Typische Abmessungen der Schirmanordnung sind die folgenden: Länge und Breite V2XV2 Zoll, Halbleiterdicke 1 bis 10 Mikron; Dicke des Isolierfilms 0,1 Mikron; Dicke des leitenden Films 0,1 Mikron. Die parallelen Streifen 21 des Gitterleiters 20 können jeweils etwa 10 Mikron breit sein und einen Abstand voneinander

nung nach der Erfindung einer Folge von Konden- 20 von etwa 100 Mikron haben. Sie können, durch einen satoren mit unterschiedlicher Ladung analog. Unter- Isolator bedeckt sein, der mehrere Zehntel eines schiedliche, auf entgegengesetzten Seiten jedes Isolatorstückchen gespeicherte Ladungen geben die durchschnittliche Lichtintensität auf dem jeweiligen Stückchen während einer Bildperiode an.

Beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf Jedes Schirmstückchen rekombinieren Strahlelektronen, mit

fläche durch den Elektronenstrahl abgetastet wird. Der·WiderstandR_L (Fig. 1) ist Teil einer Schaltung, die durch die Batterie und die Schirmanordnung gebildet wird, wobei das Ausgangssignal eine Funktion des durch den Widerstand R_L fließenden Stroms ist. Während bei einem herkömmlichen Vidikon der Schirm einer Folge von Widerständen mit unterschiedlichem Wert entspricht, ist die Schirmanord-

den Ionen des tief en Donators und entladen damit den durch das Stückchen gebildeten Kondensator. Auf Grund der Entladung fließt ein Stromanteil über den Widerstand R_L, und es wird eine Spannung an den Ausgangsanschlüssen erzeugt. Die aufeinanderfolgenden Ausgangsspannungenhängen daher an der Ladung aufeinanderfolgender, durch die Stückchen gebildeter

Mikrons dick und etwa 30 Mikron breit ist. Es lassen sich übliche Dünnfihnverfahren, insbesondere eine Dampfabscheidung, zur Herstellung der Schirmanordnung mit diesen Abmessungen benutzen. Für eine Anwendung, bei der eine kleinere Auflösung zulässig ist, kann einkristallines Material mit oder ohne epitaxial gewachsenen Schichten ebenfalls verwendet werden.

Der Gitterleiter 20 auf der Schirmfläche kann auf etwa -f 1 Volt mit Bezug auf den leitenden Film 17 und auf etwa +5 bis + 30 Volt mit Bezug auf die Kathodell liegen. Bei diesen Werten und einer üblicherweise in Vidikon-Röhren benutzten Elektronen-

Kondensatoren ab, so daß die zeitveränderliche Aus- 35 strahldichte sind der Diffusionsgradient und die gangsspannung eine Funktion der mittleren räum- Raumladungskräfte auf auftreffende Strahlelektronen liehen Verteilung der Lichtintensität auf der Schirmfläche während einer Bildperiode ist. Der Abstand

der parallelen Streifen 21 des Gitterleiters 20 ist so

in geeigneter Weise so, daß eine genügende Diffusion in den Halbleiter stattfindet, um eine im wesentlichen vollständige Rekombination mit den ionisierten gewählt, daß die Elektronen weggeschwemmt wer- 40 Atomen des tiefen Donators entsprechend der Erfinden, bevor sie mit positiven Ionen in benachbarten dung sicherzustellen. Der Abstand der parallelen Bereichen rekombinieren können. Nach dem Abtasten laden sich die von den tiefen Donatoren gebil

deten Teilkondensatoren auf Grund des eintreffenden

Streifen 21 ist genügend klein, um eine Beeinträchtigung der Auflösung auf Grund einer störenden Elektronen-Rekombination zu vermeiden. Abhängig von Lichts wieder auf. Ie nach der verwendeten speziel- 45 den Eigenschaften des Halbleiters oder der gewünschlen Einrichtung kann der Ladestrom die gewonnene ten Auflösung können andere Abstände benutzt wer-Signalspannung stören oder auch nicht stören. Da der
Ladestrom vom Gitterleiter 20 auf der Schirmfläche
fließen muß, kann der Strom von der Batterie zum
Leiter 20 abgetastet und zur Beseitigung dieser so
Schwierigkeit vom Ausgangssignal abgezogen werden.
Geeignete Schaltungen zu diesem Zweck sind dem
Fachmann zugänglich. Zur Erzielung günstiger Betriebseigenschaften soll die Konzentration des tiefen

Donators im Halbleiter größer als etwa 10¹⁷/cm sein 55 Es läßt sich zeigen, daß eine günstige Auflösung bei und vorzugsweise im Bereich von 10¹⁹/cm liegen, einem Vidikon-Betrieb sichergestellt ist, wenn außerwährend die Konzentration des flachen Donators klei- dem der spezifische Widerstand des Halbleiters in ner als etwa 10¹⁶/cm sein soll. Um eine indirekte einen Bereich zwischen 10⁶ und 3 ■ 10¹⁰ Ohm · cm Erregung zu ermöglichen, soll die Bandlücke (BG in gelegt wird. Die untere Grenze dieses Bereichs reicht F i g. 6) oder der Energieabstand zwischen dem Va- 60 zur Erzielung einer Grund-Ausgangsfrequenz von leiz-und dem Leitungsband kleiner als die Photonen- 10⁶Hz aus, und die oberen Grenze bewirkt eine energie, des zu speichernden Lichts sein. Auf jeden dielektrische Erholungszeit, die ausreicht, um Elek-FaE darf der Energieabstand zwischen den tiefen tronen mit Hufe des Gitterleiters innerhalb einer Bild-Donatoren und dem Leitungsband nicht größer als periode von V30 Sekunde auszuschwemmen. Die die Photonenenergie sein. Wenn andererseits die 65 untere Grenze kann noch niedriger gelegt werden,

den. Wie unten beschrieben, können die Streifen auch weggelassen werden, wenn eine Entfernung der Elektronen durch Sekundäremission benutzt wird.

Wenn die Konzentration des flachen Donators und die Elektronenbeweglichkeit" so sind, daß die Queroder seitliche Leitfähigkeit hoch ist, kann die Auflösung durch eine in Querrichtung erfolgende Ausbreitung der Strahlelektronen beeinträchtigt werden.

Bändlücke zu klein ist, ist das. Dotieren von tiefen Bimätoren schwierig. Diese verschiedenen Anforderungen lassen sich erfüllen, wenn als Halbleitermatewenn die Rekombination in weniger als 10~⁶ Sekunden stattfinden kann.
Die parallelen Streifen 21 können wegfallen, wenn

dafür gesorgt wird, daß derjenige Teil der durch den Elektronenstrahl in den Halbleiter eingeführten Elektronen, der die Zahl der für eine Rekombination mit dem tiefen Donator erforderlichen Elektronen übersteigt, abgeführt wird. Das läßt sich beispielsweise durch eine zeitabhängige Modulation der Elektronenstrahlenergie um ihren Mittelwert erreichen; bei Strahlenergien, die kleiner als diese Mittelwerte sind, werden Elektronen eingeführt, und bei höheren Energien werden Elektronen auf Grund' einer Sekundäremission abgeführt. Der Strahl kann durch Beaufschlagen eines Gitters des Elektronenstrahlerzeugungssystems mit einem Modulationssignal aus der Quelle 23 (Fig. 1) in seiner Geschwindigkeit moduliert werden. Für einen Betrieb entsprechend einer Grund-Ausgangsfrequenz von 10⁶ Hz sollte die Modulationsfrequenz (1 bis 10) · 10⁶ Hz betragen. Eine Ausbildung der entsprechenden Röhrenparameter derart, daß sich ein Sekundäremissionsverhältnis größer als Eins bei Elektronen hoher Energie ergibt, liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der Zweck des Isolierfilms 16 darin besteht, jeden Stromfluß zwischen dem Halbleiter 14 und dem leitenden Film 17 zu verhindern; der Isolierfilm stellt eine Elektronenbarriere dar. Alternativ kann eine Elektronenbarriere zwischen dem Metall und dem Halbleiter durch Aufschichten des Halbleiters direkt auf das Metall derart erzeugt werden, daß ein pn-übergang entsteht, der bei einer Vorspannung in Sperrichtung im wesentlichen isoliert. Da außerdem der Halbleiter 14 dünn ist, ist es grundsätzlich nicht erforderlich, daß das ankommende Licht auf die der Schirmfläche gegenüberliegende Seite des Halbleiters auftrifEt. Es könnte auch auf die Schirrnfläche gerichtet werden. Diese beiden Alternativen der Erfindung sind durch das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 dargestellt.

Die Fernseh-Kameraröhre 40 in F i g. 7 besitzt eine Schirmanordnung 41, die einen η-leitenden Halbleiter 42 aufweist, der mit einem pn-Ubergangskontakt auf einem Leiter 43 angebracht ist. Ein Gitterleiter 44 ist mit der Schirrnfläche des Halbleiters auf die gleiche Weise wie der Schirmflächenleiter nach F i g. 3 verbunden. Die Röhre 40 stellt eine Kameraröhre nach" Art eines Ikonoskops dar und weist eine Kathode 45 zur Bildung eines Elektronenstrahls auf, der auf bekannte Weise so abgelenkt wird, daß er die Schirmfläche in einer Folge von Zeilen und Bildern abtastet. Die Kathode 45 ist so verlagert, daß das Licht direkt auf die von dem Elektronenstrahl abgetastete Schirmfläche fokussiert werden kann.

Der Speicher- und Ablesemechanismus ist im wesentlichen der gleiche wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Tiefe Donatoren im Halbleiter werden durch das auftreffende Licht ionisiert, und der abtastende Elektronenstrahl erzeugt eine Ausgangsspannung über dem Widerstand R_L in Abhängigkeit von der sich im Halbleiter ergebenden Verteilung der Ladungsdichte. Die von tiefen und flachen Donatoren und aus dem Valenzband in das Leitungsband des Halbleiters gehobenen Elektronen werden durch den Schirmflächenleiter 44 abgezogen. Der Übergang zwischen dem Leiter 44 und dem Halbleiter 42 bildet eine genügend hohe Barriere, um jeden Stromfluß zu verhindern.

Obwohl großflächige pn-Übergänge durch eine Dampfabscheidung von Halbleitermaterial auf Metall in einer Dicke von nur wenigen Mikron hergestellt werden können und hergestellt worden sind, soll betont werden, daß große Sorgfalt bei der Herstellung erforderlich ist, um einen Übergang oder eine Barrierenschicht zu erzeugen, die eine einheitliche große Energiedifferenz zwischen dem Metall und dem Halbleiter aufweist, damit sie unter Vorspannung in Sperrrichtung einheitlich und im wesentlichen vollständig isoliert. Örtliche Unvollkommenheiten der beschichteten Metallfläche, Fremdverunremigungen oder eine unregelmäßige Abscheidung kann zu Grenzflächenbereichen führen, die Ladungsträger in großer Zahl erzeugen, wodurch ein schlechter pn-Übergangskontakt entsteht. Es ist bekannt, daß die Kanten des Metall-Halbleiterübergangs maskiert werden sollten, um das Kanten-Ladungsträgererzeugungsproblem möglichst zu verkleinern.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung mit einer Halbleiterschicht, die sich gegenüberliegende, erste und zweite Flächen besitzt, von denen die erste Fläche eine Abtastfläche bildet, mit einem so angeordneten zweiten Leiter, daß dieser der zweiten Halbleiterfläche dicht benachbart ist und sich wie diese erstreckt, und mit einer zwischen der zweiten Halbleiterfläche und dem zweiten Leiter angeordneten Elektronenbarriere, um im wesentlichen jeden Stromfluß zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht (14) aus η-leitendem Material mit höherer Konzentration tiefer Donatoren als flacher Donatoren besteht, derart, daß die tiefen Donatoren durch einfallendes Licht ionisiert werden und ein Ladungsdichtemuster erzeugen, das für das Eingangssignal repräsentativ ist, ohne daß ein Spannungspotential zwischen der Abtastfläche (15) und dem zweiten Leiter (17) erzeugt und aufrechterhalten werden müßte.

2. Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Abtastflächen-Gitterleiter (20) auf der ersten Fläche (15) der Halbleiterschicht (14) angeordnet ist.

3. Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenbarriere einen flachen Isolator (16) aufweist, der zwischen dem zweiten Leiter (17) und der zweiten Halbleiterfläche der Halbleiterschicht (14) befestigt ist.

4. Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (17) mit der zweiten Halbleiterfläche der Halbleiterschicht (14) über einen Verbindungskontakt, der die Elektronenbarriere darstellt, verbunden ist.

5. Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des tiefen Donators im Halbleiter (14) größer als IO¹⁷ je Kubikzentimeter beträgt und daß die Konzentration des flachen Donators kleiner als 10^le je Kubikzentimeter ist.

6. Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter (14) eine Verbindung aus der Gruppe ist, die aus

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Π-VI-Verbindungen und IH-V-Verbindungen mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10⁶ bis 3 · ΙΟ¹⁰ Ohm · cm besteht.

7. Halbleiter-Speicherelektrodenanordnungnäch einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abtastflächen-Gitterleiter (20) durch eine Anordnung paralleler leitender Streifen (21) gebildet wird, die sich über die Abtastfläche. (15) erstrecken, und daß der Gitterleiter im wesentlichen über die gesamte Abtastfläche eine Äquipotentialfläche herstellt, die höhere positive Spannung hat als die Gleichspannung des zweiten Leiters (17).

S.Halbleiter-Speicherelekrrodenanordnungnach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (17) auf einer höheren positiven Gleichspannung als die Kathode (11) gehalten ist.

9.Halbleiter-Speicherelektrodenanordnungnach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch, ge- so kennzeichnet, daß der Äbtastflächen-Gitterleiter

(20) eine Anordnung paralleler leitender Streifen

(21) aufweist, die jeweils mit isolierendem Material (22) überdeckt und durch einen Abstand von etwa 100 Mikron getrennt sind. ' as

10. Fernseh-Aufhahmeröhre mit einer Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelektrodenanordnung durch eine Elektronenstrahlvorrichtung abgetastet wird, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das eine Funktion aufeinanderfolgender örtlicher Raumladungsdichten des Halbleiters (14) ist.

11. Femseh-Aufnahmeröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls zwischen einem Wert, bei dem das Sekundäremissionsverhältnis der Speicherelektrodenanordnung größer als Eins ist, und einem Wert verändert wird, bei dem das Sekundäremissionsverhältnis der Speicherelektrodenanordnung kleiner als Eins ist.

12. Fernseh-Aufnahmeröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsfrequenz etwa in einem Bereich zwischen 10⁶ und IO⁷ Hz liegt.

13. Fernseh-Aufnahmeröhre mit einer Halbleiter-Speicherelektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelektrodenanordnung durch eine Elektronenstrahlvorrichtung abgetastet wird, um ein elektrisches Signal zu liefern, das eine Funktion auf einanderfolgender örtlicher Raumladungsdichten des Halbleiters ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen