DE1462101B1 - Verfahren zum herstellen einer photokonduktiven bildelektrode fuer bildaufnahmeroehren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf photoleitende Bild- können. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 028 610 elektroden für Bildaufnahmeröhren mit einer auf ist es zwar bekannt, die dem abtastenden Elektroneneinem transparenten Träger angeordneten, trans- strahl zugekehrte Seite der Bildelektrode mit einer parenten und leitfähigen Signalelektrode sowie auf metallischen Deckschicht zu überziehen, die zur Erdieser vorgesehenen, vorzugsweise aufgedampften 5 zielung eines hohen Widerstandes in Querrichtung photokonduktiven Halbleiterschicht. der Elektrode gerastert ausgeführt sein kann. NachBildaufnahmeröhren dieser Art gehören dem Vidi- teilig ist auf jeden Fall, daß mit oder ohne Anwendung kon-Typ an. Sie enthalten in einem evakuierten Glas- solcher Deckschichten gefertigte Bildelektroden gegen kolben eine Bildelektrode, die eine Schicht photo- atmosphärische Einflüsse äußerst empfindlich sind, konduktiven Materials aufweist, die ihrerseits von io so daß zwischen der Herstellung der Bildelektroden einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Die Schicht und ihrem Einbau in Bildröhren besondere Vorsichtsphotokonduktiven Materials ist auf eine Signal- maßregeln zu beachten sind und eine sehr kurze Zeit elektrode aufgetragen, die als leitfähige, transparente einzuhalten ist, welche die Bildelektroden der freien Schicht auf die innere Fläche der Stirnplatte des Luft ausgesetzt werden dürfen. Die Fertigung der Glaskolbens oder einem anderen transparenten Träger 15 Bildaufnahmeröhren wird bereits dadurch kompliziert, aufgebracht ist. Das Prinzip der Bildsignalerzeugung daß derartige Bildelektroden nicht lagerbar sind, dieser Röhren ist bekannt. Weiterhin hat es sich herausgestellt, daß die Fertigung Als photokonduktives Material für die Bildelektrode durch Aufdampfen unterschiedlicher Materialien sowird vielfach Antimon-Trisulfid benutzt, das den wie die zur Durchführung der Diffusion erforderliche üblicherweise zu stellenden Ansprüchen hinsichtlich 20 Wärmebehandlung kompliziert und zeitraubend und der Stabilität der Bildelektrode, des niedrigen Dunkel- damit kostspielig ist. Weiterhin wurde gefunden, daß stromes, der erforderlichen Empfindlichkeit, der spek- die Streuung der Werte derart hergestellter Phototralen Verteilung der Empfindlichkeit, des Nachzieh- elektroden verhältnismäßig hoch ist.
effektes u. dgl. entspricht. Beim Bestreben, das seiner Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verhohen Lichtempfindlichkeit wegen günstigere Blei- 25 fahren zur Herstellung photoleitender Bildelektroden oxid zu verwenden, ergaben sich jedoch Schwierig- für Bildaufnahmeröhren zu schaffen, das einfach auskeiten, insbesondere hinsichtlich des zu niedrigen gebildet ist, nur relativ kurze Herstellungszeiten er-Dunkelwiderstandes, der zu niedrigen Lebensdauer fordert und einen erhöhten, geringer Streuung untersowie der Zeitkonstanten des Photoleitwertes. Wäh- liegenden Dunkelwiderstand der Bildkontrollen mit rend ursprünglich metallisches Blei im Vakuum auf 30 besonderer Widerstandsfähigkeit derselben sowohl den mit einer die Signalelektrode darstellenden Trans- gegen äußere Einflüsse bei der Lagerung und Fertigung parentleitschicht überzogenen Glasuntergrund auf- als auch im Betrieb gegenüber den hier auftretenden gedampft und dann durch eine Wärmebehandlung Beanspruchungen verbindet, so daß durch Einengung unter Sauerstoff oder an der Luft oxydiert wurde, der Toleranzen der Kennwerte und deren Einhalten wurde nach einem anderen Verfahren Bleioxid unter 35 auch bei zwischenzeitlicher Lagerung der Ausschuß einer Sauerstoffatmosphäre niedrigen Druckes auf- erheblich gesenkt werden kann und sich eine lange gedampft. Die Kennwerte der derart erhaltenen Betriebsdauer der Bildelektroden ergibt.
Schichten schwankten innerhalb derart weiter Grenzen, Gelöst wird diese Aufgabe, indem auf eine auf einen daß diese Herstellungsverfahren sich in der Praxis transparenten Träger als Signalelektrode aufgebrachte, als unrentabel erwiesen. 40 vorzugsweise aufgedampfte, leitfähige und trans-In der deutschen Auslegeschrift 1 011 459 ist ein parente dünne Schicht aufeinanderfolgend zwei oder weiteres Verfahren offenbart, nach dem die photo- mehr Bleimonoxid-Einzelschichten in einer Sauerstoffkonduktive Halbleiterschicht einer Bildelektrode aus atmosphäre geringen Drucks aufgedampft werden und einem und demselben photoleitfähigen, dieselbe Modi- daß nach dem Aufdampfen jeder Einzelschicht durch fikation zeigenden Stoff, beispielsweise Bleimonoxid, 45 Intensivieren der Einwirkung der Sauerstoffatmobesteht, die in ihrer Stärkerichtung hintereinander- Sphäre deren Oberfläche zur Bildung je einer elekliegend abwechselnd n- und p-leitfähige Zonen des irischen Sperrschicht zusätzlich oxydiert wird und photoleitfähigen Stoffes aufweist. Die unterschied- daß ferner als letzte Schicht eine sperrschichtfreie liehen Leitfähigkeitstypen der Zonen sollen hierbei Halbleiterschicht aufgebracht wird. Die Intensivierung durch schichtweises Aufdampfen erreicht werden, 50 kann durch die Dauer der Einwirkung der Sauerstoffwobei über und unter einer mittleren, neutralen atmosphäre in Aufdampfpausen bewirkt werden. Es Schicht Einzelschichten aufgedampft werden, welche ist auch möglich, die Intensivierung durch Erhöhung Donatoren bzw. Akzeptoren enthalten. Während zur des Sauerstoffdruckes zu bewirken. Zweckmäßig wird Bildung von n-leitfähigen Zonen Einzelschichten mit auf die freie Oberfläche der Bildelektrode eine zu-Fremdatomen, beispielsweise Wismut- oder Antimon- 55 sammenhängendeelektronenstrahlresistenteHalbleiteratomen empfohlen werden, sollen p-leitfähige Zonen schicht aufgebracht. Zur Herstellung der Halbleiterdurch einen Überschuß an Sauerstoff erzielt werden. schicht hat es sich bewährt, einen Stoff der folgend Zur Bildung einer eigentlichen n- bzw. p-Zone erweist aufgeführten Gruppe aufzubringen: Siliziummonoxid es sich als erforderlich, die derart aufgebaute Bildelek- SiO, Antimontrisulfid Sb₂S₃, Siliziumdioxid SiO₂, trode einer speziellen Wärmebehandlung zu unterziehen, 60 Kalziumfluorid CaF₂, Magnesiumfluorid MgF₂, Arsenweiche die benötigten Diffusionsvorgänge bewirkt. trisulfid As₂S₃, Arsentriselinid As₂Se₃, Antimontri-

Derartig aufgebaute Bildelektroden sowie ihre selenid Sb₂Se₃ und Antimonoxidsulfid.
Fertigung weisen eine Anzahl von Nachteilen auf. Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung an So ist die Oberfläche im Betriebe sowohl Elektronen- Hand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsstrahlen als auch von diesen beschleunigten Ionen 65 beispieles in Verbindung mit dieses erläuternden ausgesetzt, deren Energiewerte, die Dissoziations- Zeichnungen dargestellt. Es zeigt hierbei
energie des verwendeten photöfoiiduktiven Halb,- „. F i g. 1 schematisch im Längsschnitt eine Bildaufleiters überschreiten und eine Zersetzung bedingen^{: v>} nahmeröhre mit photoleitender Bildelektrode,

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F i g. 2 vergrößert im Schnitt den Aufbau einer jeweils beim Überstreichen des Elektrodenstrahles

photoleitenden Bildelektrode, zugeführten ergänzenden Ladungen, und dement-

F i g. 3 die Abhängigkeit des Dunkelstromes von sprechend niedrig ist der Dunkelstrom. Zur Ver-

der Elektrodenspannung für unterschiedliche Bild- anschaulichung der Wirkung der drei Sperrschichten

elektroden und 5 ist in F i g. 3 die Abhängigkeit des Dunkelstromes von

F i g. 4 in der F i g. 2 entsprechender Darstellung der Vorspannung der Signalelektrode dargestellt,

den Aufbau einer weiteren Bildelektrode. Während Kurve 27 die Strom-Spannungs-Abhängig-

In F i g. 1 ist längsgeschnitten eine Vidikon-Bild- keit üblicher Bleimonoxidschichten veranschaulicht,

aufnahmeröhre 1 gezeigt. Die Bildaufnahmeröhre stellt Kurve 28 den Dunkelstrom in Abhängigkeit Von

weist einen evakuierten Glaskolben 2 auf, in dem eine io der angelegten Spannung dar, der sich bei der Her-

vom Heizfaden 3 erwärmbare Kathode 4 angeordnet stellung einer Bildelektrode nach dem erfindungs-

ist, der die Steuerelektrode 5 und die Beschleunigungs- gemäßen Verfahren mit den drei Sperrschichten 14,16

elektrode 6 vorgeordnet sind. Der von der Kathode 4 und 19 ergibt. Die Reduktion des Dunkelstromes ist

ausgehende und beschleunigte und zentrierte Elek- so stark, daß nach der Erfindung hergestellte BiId-

tronenstrahl 7 ist durch eine mit einem Netz 8 ab- 15 elektroden mit erhöhten Signalplattenspannungen

geschlossene Schirmelektrode 9 auf die freie Ober- betrieben werden können, so daß sich auch eine

fläche einer Bildelektrode 10 gerichtet, die auf der Steigerung der Empfindlichkeit ergibt. — Wird jedoch

Stirnfläche 11 des Glaskolbens 2 aufgebracht ist. ein optisches Bild mittels eines in den Figuren nicht

Der Aufbau der Bildelektrode ist im vergrößerten dargestellten Objektivs auf der Bildelektrode 10 Ausschnitt der Fig. 2 eingehend gezeigt. Auf der 20 projiziert, wird je nach der Helligkeitsverteilung lokal Stirnfläche 11 ist zunächst eine transparente, leitfähige der Widerstand des Bleimonoxides sowie der gebil-Schicht, die Signalelektrode 12, aufgebracht, die in deten Sperrschichten herabgesetzt, so daß in den an sich bekannter Weise durch Aufdampfen einer Abtastpausen die Ladungen der freien Oberfläche äußerst dünnen Metallschicht erhalten werden kann. der Bildelektrode 10 in Abhängigkeit von der Be-Auf die Signalelektrode 12 ist in einer Sauerstoff- 25 leuchtungsintensität stark abgebaut werden. Der atmosphäre niedrigen Druckes eine Einzelschicht 13 überstreichende Elektrodenstrahl hat entsprechend aus Bleimonoxid aufgedampft, und nach dem Auf- starke Ladungen nachzuführen, und entsprechend dampfen werden die in der Sauerstoffatmosphäre starke Signale stehen an der Signalelektrode 12 an. herrschenden Bedingungen bei gleichzeitiger Er- Die Herstellung eines weiteren Ausführungsbeiwärmung des Trägers noch für einen kurzen, be- 30 Spieles der Bildelektrode ist ausführlich an Hand der stimmten Zeitraum aufrechterhalten, so daß die noch F i g. 4 erläutert. Auf die als Träger vorgesehene freiliegende Oberfläche 14 der Einzelschicht 13 zu- Stirnfläche 11 wird zunächst wieder eine transparente, sätzlich oxidiert wird. Anschließend wird in gleicher leitfähige Schicht, beispielsweise eine sehr dünne Weise eine Einzelschicht 15 aufgedampft und dann Metallschicht, als Signalelektrode 12 aufgebracht, ihre freiliegende Oberfläche 16 durch weitere Ein- 35 Abschließend wird eine erste Einzelschicht 29 aus wirkung der Sauerstoffatmosphäre zusätzlich oxidiert. Bleimonoxid in einer stark verdünnten Sauerstoff-Nunmehr werden in gleicher Weise die Einzelschichten atmosphäre aufgebracht. Nach Aufbringen dieser 17 und 18 in kurzen Zeitintervallen aufgedampft. Einzelschicht 29 wird der Druck des Sauerstoffes Durch die nachträgliche Einwirkung einer Sauerstoff- kurzzeitig erhöht, so daß infolge der relativ hohen atmosphäre wird eine zusätzliche Oxydation der 40 Temperatur in Verbindung mit dem erhöhten Sauer-Oberflächen 19 bewirkt. Die freie Oberfläche der stoffdruck eine zusätzliche Oxydation der Oberfläche Schicht 18 wird dagegen nicht zusätzlich oxydiert. der gebildeten Einzelschicht 29 erfolgt. Nach Zurück-Durch das Aufdampfen der einzelnen Schichten sind führen des Druckes der Sauerstoffatmosphäre auf den diese elektrisch und geometrisch genau definiert, und ursprünglichen Wert wird eine zweite Einzelschicht durch die oberflächliche zusätzliche Oxydation werden 45 30 aus Bleimonoxid aufgedampft. Im gleichen Verzwischen den Einzelschichten 13, 15 und 17 und 18 fahren, d. h. nach vorübergehender Erhöhung des im Bereich der zusätzlich oxydierten Oberflächen Sauerstoffdruckes, wird eine dritte Einzelschicht 31 jeweils Sperrschichten geschaffen, die ebenfalls geo- aufgedampft. Auf deren freie Oberfläche wird abmetrisch und elektrisch genau abgegrenzt sind. Es schließend eine zusammenhängende, elektronenstrahlwurde gefunden, daß hierdurch in Verbindung mit der 50 resistente Deckschicht 32 aus Siliziummonoxid sehr Mehrzahl von Sperrschichten sowohl die geringen geringer Stärke aufgedampft.

Streuungen der Kennwerte in der Herstellung als auch Die gemäß F i g. 4 ausgebildete Bildelektrode die starke Erhöhung des Dunkelwiderstandes in Ver- enthält entlang definiert abgegrenzter Oberflächen 33 bindung mit einer hohen Unempfindlichkeit gegen bzw. 34 der Einzelschichten 29 bzw. 30 elektrische Fremdgase resultieren. 55 Sperrschichten, welche auf die Verschiebung von Im Betrieb wird die Signalelektrode 12 positiv Ladungen innerhalb der Bildelektrode einwirken, gegen die freie Oberfläche der Bildelektrode 10 vor- Bei abgedunkelter Bildelektrode zeigen sie Blockiegespannt, deren Potential durch den sie abtastenden rungsfunktionen und steigern den Dunkelwiderstand, Elektronenstrahl 7 auf Kathodenpotential stabilisiert während sie bei Belichtung der Signalelektrode wird. Wird die Bildelektrode 10 nicht belichtet, so ist 60 Ladungsverschiebungen zulassen und damit die Leitderen Widerstand, der sich aus dem der hintereinander- f ähigkeit der Schichten und letztlich die Empfindlichgeschalteten Einzelschichten 13, 15, 17 und 18 in keit der Bildelektrode erhöhen. Die Deckschicht 32 Verbindung mit dem auf deren Oberflächen gebildeten soll die Lebensdauer der Bildelektrode und insbe-Sperrschichten 14, 16 und 19 zusammensetzt, sehr sondere deren Empfindlichkeit gegenüber Fremdhoch, und während der jeweiligen Abtastpausen ver- 65 einflüssen, z. B. atmosphärischen Einflüssen, erhöhen, mögen nur geringe Ladungsmengen von der freien So unterbindet sie eine Zersetzung des Bleimonoxides, Oberfläche der Bildelektrode 10 zur Signalelektrode 12 indem sie den eigentlichen Photohalbleiter abdeckt vorzudringen. Dementsprechend niedrig sind die und den Aufprall sowohl von Elektronen als von

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Ionen abfängt und deren Energie aufnimmt. Zwar' sind die erfindungsgemäß aus Einzelschichten aufgebauten Bildelektroden gegen Fremdeinflüsse weniger empfindlich als nur eine Schicht oder nur eine Sperrschicht aufweisende Bildelektroden, der durch die lückenlose Abdeckung erwirkte Schutz erstreckt sich aber weiterhin auch auf atmosphärische Einflüsse, so daß Lagerung und Montage der Bildelektroden unkritisch werden. Bei üblichen Bildelektroden beginnt die Zersetzung des Bleimonoxides und damit die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Bildelektrode bereits in dem Moment, in dem sie aus der während des Aufdampfens vorgesehenen Atmosphäre genommen und der Umgebung ausgesetzt wird. Die gemäß der Erfindung aufgebrachte Deckschicht bildet jedoch einen lückenlosen Schutzfilm, so daß die Bildelektroden, dem direkten Lufteinfluß sicher entzogen, lange stabil bleiben und die Montage der Röhren und selbst die Lagerung der Bildelektroden problemlos werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann variiert werden. So kann beispielsweise die Deckschicht 32 aus anderem Material, beispielsweise Stoffen aus der folgenden Gruppe, gebildet werden: Siliziummonoxid SiO, Antimontrisulfid Sb₂S₃, Siliziumdioxid SiO₂, Kalziumfluorid CaF₂, Magnesiumfluorid MgFe₂, Arsentrisulfid As₂S₃, Arsentriselenid As₂Se₃, Antimontriselenid Sb₂Se₃ und Antimonoxidsulfid.

Ähnliches gilt für die bei der Herstellung einzuhaltenden Bedingungen. So beeinflussen Temperatur und Druck der Sauerstoffatmosphäre beim Aufdampfen die Größe der erzielten Polykristalle des Bleioxides und damit auch die Empfindlichkeit; und auf jeden Fall muß ein Mindestdruck der Sauerstoffatmosphäre überschritten werden, um eine Zersetzung des Bleioxides zu verhindern. Die einzelnen Bedingungen während des Aufdampfens, d. h. der Sauerstoffdruck, die Temperatur des Trägers sowie der Abstand zwischen der Verdampfungsquelle und dem Träger stehen in bestimmtem Zusammenhang, wobei die optimalen Bedingungen zweckmäßig experimentell festgestellt werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Bildelektroden haben mehrere, mindestens zwei genau begrenzte, als Sperrschichten ausgebildete Zwischenflächen zwischen den aufeinanderfolgenden Einzelschichten. Die Mehrzahl der Zwischenschichten verleiht der Bildelektrode sowohl einen hohen Dunkelwiderstand als auch eine geringe Abklingzeit. Die Mehrzahl von Sperrschichten läßt eine Fertigung mit geringen Streuungen der elektrischen Kennwerte zu und ergibt bereits eine relativ hohe Widerstandsfähigkeit gegen Fremdgase, speziell Luft. Diese Widerstandsfähigkeit wird durch die durchgehende, ununterbrochene Deckschicht in wünschenswerter Weise weiter erhöht. Durch den Fortfall des Erfordernisses einer zeitraubenden, für die Dissoziation benötigte Wärmebehandlung läßt sich die Herstellungszeit erheblich auf beispielsweise 10 Minuten verkürzen. Da das Aufbringen von Einzelschichten aus Bleimonoxid gleicher Zusammensetzung keine Schwierigkeiten bereitet, ist die Herstellung schnell und technisch einfach durchzuführen und liefert Erzeugnisse gleichmäßiger hoher Qualität. Besonders einfach gestaltet sich die Herstellung, wenn die jeweiligen Einzelschichten in einer konstanten Sauerstoffatmosphäre in kurzen Abständen aufgedampft werden. Hierbei läßt sich ohne Änderung des Druckes oder der Zusammensetzung der im Aufdampfgefäß verwendeten Atmosphäre für jede der Einzelschichten eine im Überschuß oxydierte Oberflächenschicht erreichen, die sehr dünn, d. h. etwa 10 bis 50 ÄE stark ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer photokonduktiven Bildelektrode für Bildaufnahmeröhren mit einer auf einem transparenten Träger angeordneten, transparenten und leitfähigen Signalelektrode und einer auf dieser zur Erhöhung des Dunkelwiderstandes in Form von Einzelschichten A aus Bleimonoxidmit wechselnden stöchiometrischen ™ Zusammensetzungen, vorzugsweise aufgedampften photokonduktiven Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine auf einen transparenten Träger (11) als Signalelektrode (12) aufgebrachte, vorzugsweise aufgedampfte, leitfäbige und transparente dünne Schicht aufeinanderfolgend zwei oder mehr Bleimonoxid-Einzelschichten (13, 15, 17, 29, 30) in einer Sauerstoffatmosphäre geringen Druckes aufgedampft werden, daß nach dem Aufdampfen jeder Einzelschicht durch Intensivieren der Einwirkung der Sauerstoffatmosphäre deren Oberfläche zur Bildung je einer elektrischen Sperrschicht (14, 16, 19, 33, 34) zusätzlich oxydiert wird und daß als letzte Schicht eine sperrschichtfreie Halbleiterschicht (18, 31) aufgebracht wird.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensivierung durch die Dauer der Einwirkung der Sauerstoffatmosphäre in Aufdampfpausen bewirkt wird. μ

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, da- ™ durch gekennzeichnet, daß die Intensivierung der Einwirkung durch Erhöhung des Sauerstoffdruckes bewirkt wird.

4. Herstellungsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die freie Oberfläche der Bildelektrode eine zusammenhängende, elektrodenstrahlresistente Halbleiterschicht (32) aufgebracht wird.

5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterschicht ein Stoff der folgenden Gruppe aufgebracht wird: Siliziummonoxid SiO, Antimontrisulfid Sb₂S₃, Siliziumdioxid SiO₂, Kalziumfluorid CaF₂, Magnesiumfluorid MgF₂, Arsentrisulfid As₂S₃, Arsentriselenid As₂Se₃, Antimontriselenid Sb₂Se₃ und Antimonoxidsulfid.

Hierzu. 1 Blatt Zeichnungen