DE1941061C3 - Electron source with a semiconductor body - Google Patents
Electron source with a semiconductor bodyInfo
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Description
3 43 4
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch Die Galliumphosphidschicht 4 ist mit einem Tiefeine
Elektronenquelle der eingangs genannten Art akzeptorverunreinigungsmaterial, wie z. B. Eisen,
gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß an einer Chrom oder Kupfer, dotiert. Die Wechselwirkung
dieser ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche zwischen der elektropositiven Caesiumschieht 5 und
des Halbleiterkörper* entweder eine dünne p-leitende 5 der Galliumphosphidschicht 4 vom p-Typ hat eine
Zone, die eine einen flachen Akzeptorpegel erzeugende In: isation des Tiefakzeptors in der Nähe der Grenzionisierte
Akzeptorverunreinigung in hoher Konzen- fläche zwischen diesen Schichten zur Folge,
iru.ion enthält und wesentlich dünner ist als der Infolgedessen wirkt die an die Caesiumschieht 5 ;in-Halbleiterkörper
zwischen den beiden Flächen, oder grenzende Qb.-rfiäche der Galliumphc-phidschicht 4
ein Metall hoher Austrittsencrgie, das mit der zweiten io wie ein hochdotiertes (d. h. entartetes oder fast entFläche
eine Schottky-Sperrschicht bildet, angeordnet artetes) Halbleitermaterial vom p-Typ. Die Energieist,
und daß eine von der dünnen p-Zone bzw. von der bandstniktur der Dynode i ist derart, daß Elektronen
Sperrschicht unabhängige Vorrichtung zum Erzeugen im Leitungsband des die Schicht 4 enthaltenden oder
von Elektronen im Leitungsband des Halbleiicr'iMirpers bildenden Halbleitermaterials die frei liegende Obervorgesehenist.
15 fläche 6 der Caesiumschieht 5 mit einer RestenergieAccording to the invention, this object is achieved by the gallium phosphide layer 4 is with a depth an electron source of the type mentioned acceptor contaminant material, such as. B. iron, dissolved, which is characterized in that a chromium or copper doped. The interaction of this first surface, opposite the second surface, between the electropositive cesium layer 5 and the semiconductor body * either a thin p-type 5 of the p-type gallium phosphide layer 4 has a zone that creates a flat acceptor level in: ation of the deep acceptor in the vicinity of the Boundary ionized acceptor contamination in a high concentration area between these layers results,
iru.ion contains and is considerably thinner than the cesium layer, which acts on the cesium layer 5; in-semiconductor body between the two surfaces, or the adjacent surface of the gallium phide layer 4, a metal of high discharge energy, which with the second io like a highly doped (ie, degenerate or almost deflated forms a Schottky barrier layer, arranged degenerate) p-type semiconductor material. The energy is, and that one of the thin p-zone or of the band structure of the dynode i is such that the electron barrier-independent device for generating in the conduction band of the semiconductor material containing the layer 4 or forming electrons in the conduction band of the semiconductor material the free lying overhead is provided. 15 area 6 of the cesium layer 5 with a residual energy
Durch beide Maßnahmen werden die im Leitungs- erreichen können, die dazu ausreicht, daß sie denBoth measures will be able to reach those in the line that are sufficient for them to achieve the
band des Halbleitermaterials des Halbleiterkörper Potentialberg an dieser Oberfläche überwinden undband of the semiconductor material of the semiconductor body overcome potential mountain on this surface and
entstehenden Elektronen daran gehindert, zu der der von ihr emittieit werden.the resulting electrons are prevented from being emitted by it.
Emissionsfläche entgegengesetzten Seite des Halbleiter- D:e Dynode 1 kann dadurch als Elektronenverviel-Emission surface opposite side of the semiconductor D: e dynode 1 can thus be used as an electron multiplier
k-'rpers zu diffundieren und dort zu rekomhinieren. io fächer vom Sekundäremi-siopstyp verwendet werden.to diffuse k-'rpers and to recome there. secondary hemisphere compartments can be used.
so daß die Elektronenausbeute der bekannten Elektro- JaB nun die frei liegende Ob«,-lache 6 der Caesium-so that the electron yield of the known electro- JaB now the exposed ob «, - laugh 6 of the cesium-
i-.enqueüen verbessert wird. schicht 5 mit Primärcleklronen in :iner Richtung, wiei-.enqueüen is improved. layer 5 with primary clones in: in the same direction as
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfin- sie durch den Pfeil 7 angedeutet ist. bombardiert. \onDevelopments and refinements of the invention are indicated by the arrow 7. bombed. \ on
düngen sind in den L'ntcTansprüchcn gekennzeichnet. der Oberfläche 6 emittierte Sjkundärelekironen kön-fertilizers are characterized in the claims. secondary electrons emitted from the surface 6 can
Der Erfindungsgedanke wire im folgenden an Hand 25 neh durch em geeigneres elektrisches Feld in der durchThe idea of the invention will be referred to below with reference to a suitable electric field in the
'on Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die den Pfeil 8 dargestellten Richtung abgezogen werden.'on exemplary embodiments with reference to the direction shown by the arrow 8 can be deducted.
Zeichnung näher erläutert: es zeigt Die Primärelektronen können typisch Energien imDrawing explained in more detail: it shows the primary electrons can typically have energies in
Fig. 1 die Quersehmtisansidit einer a's Sekundär- Bereich von 300 bis 1 OvM 10 eV besitzen,
emissionsdynode geeigneten, bevorzugte;! Ausfüh- Wenn man die Dicke des Aluniiniumoxidsuhstrates 2Fig. 1 have the transverse tisansidit an a's secondary range of 300 to 1 OvM 10 eV,
emission dynode suitable, preferred! Execution If the thickness of the aluminum oxide substrate 2
rungsform der Erfindung. 30 bis auf etwa 500 λ herabsetzt, kann man die Dynode Iform of the invention. 30 down to about 500 λ, one can use Dynode I
Fi;: 2a eine schematische Quer.schnit'.sansichi des als SekUudäremis.sions-Elektronenvervielfacher vomFi ;: 2a is a schematic cross-sectional view of the secondary electron multiplier from
aktiven Teiles der in Fig. I dargestellten Sekundär- Transmissionstyp verwenden. In diesem Gebilde wer-active part of the secondary transmission type shown in Fig. In this structure
emissionsdynodi und den Primärelekironen zur frei liegende!'. Oberflächeemissionsdynodi and the primary electrons to the exposed one! '. surface
i ig. 2b ein Bändcrmodell für ilen in Fig. 2a dar- tier Alummiumoxidschicht bzw. dem Substrat 2 gei ig. 2b shows a band model for the aluminum oxide layer or the substrate 2 shown in FIG. 2a
!"c -teilten Teil i'.r Sekundäreniissionsdynode. 35 lenkt. Sie durchdringen die Aluminiumoxidschieiu 2! "c -part part i'.r secondary emission dynode. 35 directs. They penetrate the aluminum oxide film 2
' nter dem im folgenden verwendeten Begriff und die Berylliumschichi 3 und erreichen somit die
■ 1 iach-Akzepiorverunreinigungsmateria!« soil im fol- Galliumphosphid.-ichichi 4. wo Sekundärelektronen
;j-.:nden e 1 Akzeptortnaterial verstanden werden, das erzeugt und von der frei liegenden Obe~fläehe 6 der
i\ der Bandlücke des Halbleitermaterials verhältnis- Caesiumschieht 5 emittier! werden. Da ungefähr 40
·: . i.'ig flach liegende Akzeplorniveaus erzeugt, die bei 40 der Energie der auftreffen len Primärelektronen bein!
- r normalen Betriebstemperatur der Elektronenquelle Passieren der Aluminiumoxid- und der Berylliumpraktisch
vollständig ionisiert sind. schicht verlorengeht, ist eine ;el;uiv hohe Energie der'nter the term used in the following and the beryllium layer 3 and thus achieve the ■ 1 iach-acceptor impurity! " of the exposed surface 6 of the band gap of the semiconductor material ratio cesium layer 5 emits! will. Since about 40
·:. generally flat Akzeplorn levels are generated, which are at 40% of the energy of the primary electrons that strike! - Passing the normal operating temperature of the electron source, the alumina and beryllium are practically completely ionized. layer is lost is a; el; uiv high energy of the
Mit dem Ausdruck »Tiefakzeptonerimreinigunii« Primärelcktronen in der Größenordnung von -HKH) bisWith the expression "Tiefakzeptonerimreinigunii" primary leak trons in the order of magnitude from -HKH) to
:m eine Akzeptiirverunreinigun.c p.emeint. die normaler- 50()() eV zweckmäßig, wenn die Dynode 1 als ein sol- : m means an acceptance contamination. the normal 50 () () eV is useful if the dynode 1 is used as a sol-
•-'.eise nicht bei der Betriebstemperatur des Halbleiter- 45 eher FraiiMnissionselt. stroiienver. iellacher betriehen• - 'rather not at the operating temperature of the semiconductor 45 rather FraiiMnissionselt. stroiienver. cheat iellacher
körpers ionisiert wird. Da bei irgendeiner speziellen wird.body is ionized. Because with some special one.
. '-sohlten Temperatur T eine thermische Energie von Die Berylliumschicht 3 kann typisch eine Dicke von. '-solenten temperature T a thermal energy of The beryllium layer 3 can typically have a thickness of
■' /' Elektronenvolt (k ist die Boltznmnn-Konstante) wenigen Atonniurchmesscrn besitzen, und die Dicke■ '/' electron volts (k is the Boltznmnn constant) have a few atomic diameters, and the thickness
verfügbar ist. muli die lomsationsenergie einer lief- der Galliumph· phidschicht 4. die monokristallin oderis available. muli the lomation energy of a flowing gallium phid layer 4. the monocrystalline or
akzepto-verunreinigung größer scm als dieser Wert. 5° auch polykristallin sein kann, kann etwi 0,2 bisacceptable contamination greater than this value. 5 ° can also be polycrystalline, about 0.2 to
Vorzugsweise werden Tiefakzcptorverunreinkunccn ! Mikron betragen Bei der Herstellung der EKnode 1Preferably, low-cost pollution is avoided! Microns are 1
nut lonisalior.sencrL'ien von etwa 4 AT oder mehr ver- iiewirkt eine Wärmebehandlung, daß Beryllium ausOnly ionization materials of about 4 AT or more cause a heat treatment to remove beryllium
wendet. Da der Aerl von AT bei Raumtemperatur der Schicht 3 um eine kurze Strc-'kf (etwa 10 bis 100 Λ)turns. Since the air of AT at room temperature of layer 3 by a short Strc-'kf (about 10 to 100 Λ)
t.r.X) K) 0.026 cV beträgt, sollte ein 1 k-f.ikzentor. wie in die Gallii.mphosphid-.chicht 4 eindiffüiidiert undt.r.X) K) is 0.026 cV, a 1 k-f.iccentor should be used. as diffused into the gallium phosphide layer 4 and
er bei einer Anordnung gemäß der Erfindung verwcn- 55 dadurch einen dünnen, hochdotierten Oherflächen-in an arrangement according to the invention, he thereby uses a thin, highly doped surface
det wird, bei Kaumtemperatur eine lomsationsenergie hereich vom ρ'-Typ bildet
von mindestens etwa 0,1 eV aufweisen. Die Verwendung einer Iicfakzeptorverunranuuingdet is, at barely any temperature, a lomsation energy region of the ρ'-type forms
of at least about 0.1 eV. Unranuuing the use of an Iicfacceptor
Die in Fig. I dargestellte SekuiHläremissionsdyMudi; in der (iulliuniphosphidschicht 4 hat. wie weiter untenThe SekuiHläremissionsdyMudi shown in FIG. in the (iulliuniphosphidschicht 4. as below
1 verwendet das Prinzip der negativen Elektroncnaifi- noch näher erläutert werden wird, >m Inneren der1 uses the principle of the negative electroncnaifi- will be explained in more detail,> m inside the
nität und weist ein Substrat 2 aus Aluminiumoxid auf, 60 Schicht 4 ein inneres elektrisches Feld (ein DriftfeldInity and has a substrate 2 made of aluminum oxide, 60 layer 4 an internal electric field (a drift field I.
auf dem sich eine dünne Schicht 3 befindet, die aus zur Folge, welches die Elektronen in Richtung zuron which there is a thin layer 3, which results in the electrons in the direction of
einem Flaeh-Akzeptorverunreinigungsniaterial. wie Caesiumschieht 5 treibt und dadurch die äußerea flaeh acceptor contaminant material. how cesium moves 5 and thereby the external
z. B. Beryllium, besteht Auf dieser Bery lliumschiciii 3 Quantenausbcitc der Dynode 1 erhöht,
befindet sich eine p-leitende Haibleiterschicht 4 aus Die Betriebsweise der Dynode 1 soll nun an Handz. B. Beryllium, on this Bery lliumschiciii 3 quantum yield of the Dynode 1 is increased,
there is a p-conducting semiconductor layer 4 from The mode of operation of the dynode 1 is now to hand
Galliumphosphid. Auf der Galliumphosphidschielit 4 65 der Fig. 2a und 2b näher erläutert werden. Wie inGallium phosphide. To be explained in more detail on the gallium phosphide schielite 4 6 5 of FIGS. 2a and 2b. As in
ist eine dünne Caesiumschieht 5 augeordnet, deren der Teilschnitlansicht der Fig. 2a dargestellt ist, ent-a thin cesium sheet 5 is arranged, the partial sectional view of which is shown in FIG.
Dicke in der Größenordnung von wenigen Atom- hält der aktive T:il der Dynode 1 die p-leitendeThickness of the order of a few atoms- the active T: il of the dynode 1 holds the p-type
durchmessen! liegen kann. Galliumphosphidschicht 4 und die Caesiumober-measure through! can lie. Gallium phosphide layer 4 and the cesium surface
5 65 6
flächcnschicht 5. Lin dünner ρ'-Bereich 21 wird durch Elektronen im Leitungsband der I lalbieiterschicht 4. tlie Eindiffusion von Beryllium aus tier Schicht 3 die /u\or in das Leitungsband durch Sekundär- odct metallischen Berylliums in die Schicht 4 geschaffen. I awmener/euuung. Erzeugung von Löcher-Ileklr> Die Gesamtdicke/> der Schicht 4 kann typisch/wischen neu-Paaren durch Photonen, durch Injektion, duuii etwa 0.2 und I Mikron betragen, während tlie Dicke a '> Tunneleffekte oder durch eine andere geeignete 1 indes ρ -Bereiches 21 etwa IO bis HK) Λ betragen, ti Ii richtung eingeführt worden sind, werden daran gewesentlieh kleiner sein kann ais die Gesamtdicke der hindert, in Richtung /u tier tier I'missioiisoberfläche I lalbieiterschicht 4. Die Di. ke r tier Caesiumscmcht 5 entgegengesetzten Oberfläche zu diffundieren (wo ti ic kann etwa 1 bis H) Λ betragen. Elektronen rekomhmiert werden können und nichtFlat layer 5. A thin p 'area 21 is created by electrons in the conduction band of the semiconductor layer 4. The diffusion of beryllium from the layer 3 into the conduction band by secondary or metallic beryllium in the layer 4. I awmener / euuung. Generation of holes Ileklr> The total thickness /> of the layer 4 can typically / between new pairs by photons, by injection, duuii about 0.2 and 1 micron, while the thickness a '> tunnel effects or by another suitable 1, however ρ - region 21 approximately up HK) Λ amount IO, ti Ii direction have been introduced are, it may be less gewesentlieh ais the total thickness of the stops, in the direction / u pet animal I'missioiisoberfläche I 4. the lalbieiterschicht Di. ke r animal Caesiumscmcht 5 opposite surface to diffuse (where ti ic can be about 1 to H) Λ. Electrons can and cannot be recommended
Das Bändcrmodel! für den aktiven Teil der DvihkY 1 ;m mehr als Ladungsträger wirken), und zwar durch d.i-,The band model! for the active part of the DvihkY 1; m act more as charge carriers), namely through d.i-,
ist in Fig. 2b dargestellt, die vertikal mit I ig 2a Vorhandensein tier ρ -Schicht 21. Diese Schicht 21 i-iis shown in Fig. 2b, the vertical with I ig 2a presence of tier ρ layer 21. This layer 21 i-i
fluchtet. Der Bandabstand /wischen dem Valenzband wie schon erwähnt wurde, mit einem Flachak/eptor.flees. The band gap / wipe the valence band as already mentioned, with a Flachak / eptor.
und dem Leitungsband besitzt den Weii /:'„. während wie / B. Beryllium in hoher konzentration. doii'T'and the conduction band has the white /: '“. while like / B. Beryllium in high concentration. doii'T '
die lonisierungsenergic der Tiefakzeptorverunremigung Es können auch andere I laehak/eptoren. wie / ■■ the ionization energy of the low acceptor pollution. Other I laehak / eptoren. like / ■■
(Eisen, Chrom oder Kupfer) in der Galliumphosphid- 15 /ink oiler Kadmium, verwendet werden. Die lom-a-(Iron, chromium or copper) in the gallium phosphide- 15 / ink oiler cadmium, can be used. The lom-a-
schicht 4 den Wert En besitzt. In der Mitte /wischen tionsenergie ties Berylliums als Ak/eptorserunienn-layer 4 has the value E n . In the middle of the energetic energy of the beryllium as ac / eptorserunienn-
dem Valenzband und dem Leitungsband ist im Man- gung ist kleiner als 0.020 eV. so daß these Herν 11 ■■■--■ -the valence band and the conduction band is in the man- agement is less than 0.020 eV. so that thesis Herν 11 ■■■ - ■ -
dermodell eine Eigenleitung*- oder lntriii-.ic-l.inie ge- ak/eptoren praktisch vollständig bei Raumteinpetai 'The model has an intrinsic line * - or intriii-ic-l. line ac / eptoren practically completely in Raumteinpetai '
/osien. Bekanntlich weisen Teile der I lalhleiterschicht. ionisiert werden iA7" beträgt bei Raumtempei.i'1;/ osien. It is known that parts of the conductive layer have. are ionized iA7 "is 1 at room tempei.i ';
in denen das Ferminiveau unterhalb tier i ntrinsic-Linie 20 0.026 cV). Die hochdotierte Schicht 21 halt daher d.i.in which the Fermi level is below the tier intrinsic line 20 0.026 cV). The highly doped layer 21 therefore stops d.i.
hegt. p-Leitung auf. während Teile der Schicht, in Fermitmeau in tier Nähe ties oberen Rande* d· *cherishes. p-line on. during parts of the stratum, in Fermitmeau in tier near ties upper edge * d * *
denen das Ferminiveau oberhalb tier !-itrin-.ie-l.inie Valenzbandes, wie in I ig. 2b dargestellt ist Der *ι·.!ιwhere the Fermi level is above tier! -itrin-.ie-l. line valence band, as in I ig. 2b is shown The * ι ·.! Ι
liegt, η-leitend sind. ergebende Potentialberg 22 hindert die F.lektn ;ie"·are η-conductive. resulting potential mountain 22 prevents the F.lektn; ie "·
Mit der lonisationsenergie /·.'„ der Tiefak/eptorver- daran, tlie ρ -Schicht 21 zu erreichen,With the ionization energy / ·. '"The Tiefak / eptorver- to reach the ρ -layer 21,
unreinigung ist die Energie gemeint, die jeder Verun- 25 Statt eine hoch dotierte p-Schieht zur SchaffeImpurity refers to the energy that each contaminates 25 Instead of a highly doped p-layer
reiniguncshaftstcllc erteilt werden muß. damit dort ein des .^forderlichen Potentialberges zu verwenden, ka:reiniguncshaftstcllc must be granted. so that one of the necessary potential mountains can be used there:
Loch erzeugt wird. man auch angrenzend an die zur EmissionsoberfMc1. ■Hole is created. one also bordering on the emission upperfMc 1 . ■
Die clektropositivc Caesiumschicht 5 drückt den entgegengesetzte Oberfläche der Galliiimphosp]■■:·'.The clektropositive cesium layer 5 presses the opposite surface of the Galliiimphosp] ■■: · '.
unteren Rand des Leitungsbandes an tier Emission-,- schicht 4 cm geeignetes Metall hoher AustrittsarK- ilower edge of the conduction band at tier emission -, - layer 4 cm suitable metal high exit area i
oberfläche der p-lcitcndcn Schicht 4 auf das Fermi- 30 (an Stelle tier Schicht 3) vorsehen, so daß eine Schott!.;. ■Provide the surface of the p-lite layer 4 on the Fermi 30 (instead of layer 3) so that a bulkhead! ■
ni\eau. wie in Fig. 2b dargestellt ist. Die Austritts- Sperrschicht gebildet wird, die in ähnlicher Wc- ·ni \ eau. as shown in Fig. 2b. The exit barrier layer is formed, which is similar in Wc- ·
arbeit ψ an der Emissionsoberfläche 6 kann definiert Elektronen daran hindert, von der Emissions,>K rwork ψ on the emission surface 6 can be defined preventing electrons from emitting,> K r
werden als Differenz zwischen dem Vakuumenergie- fläche fortzudiffundieren. Ein für die Schaffung ei; ■will diffuse away as the difference between the vacuum energy area. One for creating egg; ■
niveau und dem Ferminiveau an dieser Oberfläche. solchen Schottky-Sperrschicht geeignetes Metall ;■level and the Fermi level on this surface. metal suitable for such a Schottky barrier layer;
Das Festhalten des unteren Randes des Leitungs- 35 Platin.Holding on to the bottom of the line 35 platinum.
bandes auf dem Ferminiveau an der Emissionsober- Damit die Dynode 1 eine negative Elcktroncnai:"band at the Fermi level at the emission upper So that the Dynode 1 a negative Elcktroncnai: "
fläche bedeutet notwendigerweise eine scharfe Biegung nilät aufweist, ist es notwendig, daß der untere Ran :surface means necessarily has a sharp bend nilät, it is necessary that the lower Ran:
des Valenzbandes und des Leitungsbaiides in der un- des Leitungsbandes innerhalb der llalbleiterschicht -1 of the valence band and the conduction band in the and the conduction band within the semiconductor layer - 1
mit'.elbaren Nähe der Emissionsoberfläche. Die ciek- an der Stelle, wo die scharfe Bandkrümmung beginn:with the same proximity to the emission surface. The ciek- at the point where the sharp band curvature begins:
tropositive Caesiumschicht 5 führt Elektronen in den 40 auf ein Energieniveau gelegt wird, das oberhalb tljtropositive cesium layer 5 carries electrons in the 40 is placed on an energy level that is above tlj
angrenzenden Teil der Galliumphosphidschicht 4 ein. Vakuumenergicniveaus liegt. Um diese Bcdingunc /uadjacent part of the gallium phosphide layer 4. Vacuum energy levels is. To this Bcdingunc / u
so daß ein dünner η-leitender Inversionsbereich an der erfüllen, sollte die lonisationsenergie /:"„ der Tiei-so that a thin η-conducting inversion area should meet the ionization energy /: "" the Tiei-
Emissionsoberfläche existiert. Diese Inversionsschicht akzeptorverunreinigung nicht größer sein als die Diffe-Emission surface exists. This inversion layer of acceptor contamination should not be greater than the difference
besitzt eine Dicke Λ und endet an der Stelle, wo das renz zwischen den Wert des Bandabstandes (BanJ-has a thickness Λ and ends at the point where the renz between the value of the band gap (BanJ-
Ferminiveau die lntrinsic-Linie schneidet. 45 lücke) Eq und der Austrittsarbeit ψ. Da. wie schonFermi level intersects the intrinsic line. 45 gap) Eq and the work function ψ. There. how nice
Im Bereich, wo das Ferminiveau und das Tief- erwähnt wurde, die lonisationsenergie Ea vorzuesakzeptorniveau einander kreuzen, werden die Tief- weise wenigstens gleich einem Wert in d-r Größenakzeptoren ionisiert. Diese Akzeptoren werden mit Ordnung von 4 ΑΓsein sollte, sollten die Tiefakzeptoreiner Energiestreuung von einem kleinen Vielfachen verunreinigung, das Halbleitermaterial und die elektro des Faktors kT um das Ferminiveau ionisiert. Die 50 prositive Oberflächenschicht so gewählt werden, daf. Ionisation der Tiefakzeptoren trägt zur scharfen Band- folgende Bedingung gilt: In the area where the Fermi level and the low level have been mentioned, the ionization energy E a of the preferred acceptor level cross each other, the low levels are ionized at least equal to a value in three size acceptors. These acceptors will be with an order of 4 ΑΓ, the deep acceptors should be an energy spread of a small multiple of impurity, the semiconductor material and the electro of the factor kT ionized around the Fermi level. The 50 prositive surface layer are chosen so that . Ionization of the deep acceptors contributes to the sharp band - the following condition applies:
krümmung an der Emissionsoberfläche bei.curvature at the emission surface.
4 kT < Ea < Eg — γ. 4 kT <Ea <Eg - γ.
Im Fall von Galliumphosphid, das Eisen als Tiefakzeptor enthält, und bei einer Eisenkonzentration von Vorzugsweise sollten die Parameter der Dynode 1 etwa 1017 bis I018 Atome/cm3 werden die Tiefakzep- 55 so gewählt werden, daß der Abstand d von der Emis toren typisch auf eine Entfernung von ungefähr 75 A sionsoberfläche, bei welchem der untere Rand de: von der Grenze mit der Caesiumschicht 5 ionisiert. Leitungsbandes das Vakuumenergieniveau kreuztIn the case of gallium phosphide, which contains iron as a deep acceptor, and with an iron concentration of preferably, the parameters of the dynode 1 should be about 10 17 to 10 18 atoms / cm 3 , the deep acceptors will be chosen so that the distance d from the emisors typically at a distance of about 75 a sion surface at which the lower edge de: ionizes from the boundary with the cesium layer 5. Conduction band crosses the vacuum energy level
ehe ionisiert werden, sinkt mit der Entfernung von der fachen der mittleren freien Weglänge für angeregt!before are ionized, decreases with the distance of times the mean free path for excited!
zwischen dem Tiefakzeptorniveau und dem Fermi- rials entspricht.between the low acceptor level and the Fermirials.
niveau zur Folge hat. Da die Valenz- und Leitungs- Wenn die beschriebene Anordnung verwendet wirdlevel. As the valence and conduction when the arrangement described is used
bänder notwendigerweise parallel zum Tiefakzeptor- ist der Abstand Δ von der Emissionsoberfläche, innerbands necessarily parallel to the deep acceptor- is the distance Δ from the emission surface, inner
niveau verlaufen, sind diese Bänder schräg geneigt, so halb dessen die scharfe Bandkrümmung auftritt, kleinerun level, these bands are inclined obliquely, half of which the sharp band curvature occurs, small
daß ein innerer Pottmtialgradient besteht, d. h. ein 65 als ein Wert in der Größenordnung von einem geringe!that there is an inner potential gradient, d. H. a 65 as a value on the order of a minor!
elektrisches Driftfeld, das in einer solchen Richtung Vielfachen der mittleren freien Weglänge für angeregtelectric drift field which, in such a direction, is a multiple of the mean free path for excited
orientiert ist, daß die Elektronen in Richtung zur Elektronen, so daß Elektronen im Leitungsband miis oriented that the electrons in the direction of the electrons, so that electrons in the conduction band mi
5 w ht «; diffundieren und von zur elektroposit.vcn Schicht 5 d'ffu™'e™ unÜ ß 5 w ht «; diffuse and from to the elektroposit.vcn layer 5 d 'ffu ™' e ™ unÜ ß
der Oberfläche 6 em.tt.crt wcrden konn·™-Jf™ l3 keine zusätzliche Energie zuBf "Η^"^^ a„ ^ Elektronen zu ermöglichen, cen PotcnUa bcrg a Emissionsoberflache zu übe w nden D e esu u. e effektive filektronenafr.nitat ist daher "eBa"v· ,prechen, der Differenz .wichen dem,V.,kuumcner |,eniveau und der Hohe d«s unteren Leitungsbandes über dem Ferminiveau. wie igof the surface 6 em.tt.crt could · ™ -Jf ™ l3 no additional energy to Bf " Η ^" ^^ a "^ to enable electrons to cen PotcnUa bcrg a emission surface D e esu u. e effective Filektronenafr.nitat is therefore " e B a " v ·, prechen, the difference .different dem, V., kuumcner |, en level and the height of the lower conduction band above the Fermi level. how ig
dargestellt ist T,fnk7Pntorverunreinigung,shown is T , fnk7 P ntor contamination,
Eisen, die bevorzugte TiefaHzeP\°o r^r^Iron, the preferred depth. H ze P \ ° o r ^ r ^
besitzt bei R*™^^^c t vonS im von etwa 0,8 eV. Die ^stnisrmhas at R * ™ ^^^ c t vonS im of about 0.8 eV. The ^ stnisrm
auf der p-leitenden 9flllTP^SP R h'Sstand F. für ungefähr 1,3 eV wahrend cc| Bandatat "d.^j-Galliumphosphid 2 3 e\Wjgt. u |jch on the p-type 9f lll T P ^ SP R h 'S st a n d F. for about 1.3 eV while cc | Bandatat "d. ^ J-Gallium Phosphide 2 3 e \ Wj gt . U | jch
Äd f^A als d,e Differenz Eisen dotierte llalblcitcrschicht 4 aus Galliumphosnid die bei dicscm Ausführungsbeispiel polykristallinÄ d f ^ A as d, e difference iron-doped llalblcitcrschicht 4 made of Galliumphos nid polycrystalline in this embodiment
F ■ Joch audl monokrislallin sein könnte, wird aufF ■ Yoke could also be mono krislallin , is on
die Berylliumschicht 3 beispielsweise durch eine Dampfhasenieaktion von üalliumchlorid (GaCI2). Eiscmli- the beryllium layer 3, for example, by a vapor reaction of uallium chloride (GaCl 2 ). Ice cream
P ^ ^ (pH } ^. emer _P ^ ^ (pH} ^. Emer _
etwa 8orc niedergeschlagen. Die N.cd.·.-ra ^ ^ ^^ ^^ bis lllü knocked down about 8orc. The N.cd. ·.-Ra ^ ^ ^^ ^^ to lllü
polykristalline Galliumphosphidschicht 4 die ?c- ^ ;ünSchte Dicke erreicht hat. Unter bestimmten I "-ständen kann die Galliumphosphidschicht 4 im wesernliehen monokristallin sein, obwohl sie auf der nut .hr krista.lographisch unverträglichen Bcrylliumschich; 3 gezüchtet wird. Während des Aufwachsens der Cm!-polycrystalline gallium phosphide layer 4 the ? c- ^; u n put out has reached thickness. Under certain I "levels, the gallium phosphide layer 4 can be monocrystalline in the west, although it is grown on the crystallographically incompatible cryllium layer; 3. During the growth of the cm!
«s liumphosphidschicht 4 diffundiert Beryllium aus .! ^.P^ ^ ^ Strecke (m bis 1(χ) A d| (,The lium phosphide layer 4 diffuses out beryllium.! ^ .P ^ ^ ^ distance (m to 1 (χ) A d | ( ,
liumphosphidschicht 4 ein und bildet dadurch ,',·.Liumphosphidschicht 4 and thereby forms, ', ·.
der ^me the ^ me
Param^ern. einer Konzcntration der Beryl'!"j"«™"™^^ "2I^JParam ^ ern. a concentration of beryl '! "j"«™" ™ ^^ " 2I ^ J
lO'Vcm» m der P.-^'^^d Schiel 4, sind dielO'Vcm »m the P .- ^ '^^ d Schiel 4, are the
einer Dicke von 0.5 Mikron tür aie.™ ' d a thickness of 0.5 micron door aie . ™ ' d
Energiebänder derart sch rag genc^j,B ^ ^enEnergy bands so sloping genc ^ j, B ^ ^ en
Bereich der Schicht 4, der m Area of layer 4, the m
sion e bezeichnet ist eine ^^^sion e is a ^^^
fähr 0,2 Volt herrscht. Das J>e aus fojend^there is about 0.2 volts. The J> e from fojend ^
Feld :m Inneren ^r H bleite haUptmassField: m Inner ^ r H bleite ha Up tmass
Schicht 4 besitzt einen relati "°J" d ' lciten.Layer 4 has a relative "° J" d ' lciten .
etwa 6 · 10» V/cm, denn J'"e Hauptmassc der ^about 6 · 10 »V / cm, for J '" e main measure sc der ^
den Schicht 4 (d. h. der Teil, wo d.e ^e^ebana^^layer 4 (i.e. the part where d.e ^ e ^ ebana ^^
im wesentlichen geradlini8 ^U""J ' ,Q7 Ladungsliehen isolierend und entnan nur eiessentially straight lini 8 ^ U "'J', Q7 charge lent insulating and entnan off single
träger pro cm3. AncfiihTiinesbeispiel alscarrier per cm 3 . Initial example as
Obwohl beim beschriebenen Ausfuhrungsb^p,Although in the described execution b ^ p,
Material für die elektropositiye s.ch'c« * ™m Jufde setzen der Austrittsarbeit Caesium gc ff zu;Material for the elektropositiye s . ch ' c «* ™ m J ufde add cesium gc ff to the work function ;
kann auch eine sich aus Caesiumι un ^^can also be derived from Cesiumι un ^^
sammensetzende Schich , ve[wendet e jch ajs Material cheCaesium-Sauerstoff-SchicntisianMv.sammensetzende Schich, ve [applies jch e a j s material cheCaesium oxygen SchicntisianMv.
zum Herabsetzen der AustnttsarDeit DeK ·to reduce the rate of failure DeK
Die in Fig. 1 dargestellte Dynode 1 k.an m_The dynode shown in Fig. 1 k.an m _
hergestellt werden daß man zun^cns^ j ^ auf. sch.cht 3 auf das Substrat 2ί aus A^ oder dje dampft. Das optische Transmission; c Durchlässigkeit der Beryll.umsch cht 3.kann wanre des Fortschreitens der Aufdampfung "^ den, so daß die Aufdampfung beendet werden^ kan^be that initially cns ^ ^ j ^ on prepared. sch.cht 3 on the substrate 2ί from A ^ or dje steams. The optical transmission; The permeability of the beryl can be changed as the vapor deposition progresses, so that the vapor deposition can be terminated
Ä SÄ entspricht Die mitÄ SÄ corresponds to the with
4 ^n typisch^ ^ = 4 ^ n typical ^ ^ =
?oncS des Eisens oder einer anderen Tiefakzeptor. ■ unreinigung sind wünschenswert, falls sie keine übmäßigen kristallographischcn Deformationen in ■ mg hid5,£ht 4 bewirken.? onc S of iron or some other deep acceptor. Impurities are desirable if they do not cause excessive crystallographic deformations in mg hid 5, £ ht 4.
einer Reinigung der frei liegenden Oberfläch der Schicht 4 wird eine dünne Schicht 5 aus Caesu. Caesium-Sauerstoff auf die Galliumphosphn: oberfiäche aufgedampft Dje Dicke der Schicht 5 a cleaning of the exposed surface of the layer 4 becomes a thin layer 5 of Caesu. Cesium oxygen on the gallium phosphate: surface vapor-deposited depending on the thickness of the layer 5
während der Aufdampfung dadurch überwacht, d... der von der Schicht 5 auf Grund ihrer Beleuchtung nv Lihtthl gehen-. Photoemissionsstrom b laundri while monitoring the deposition by d ... of their r Lighting nv Lihtthl due to go on the layer 5 -. Photoemission current b
Lichtstrahlen ausgehen'" Photoemissionsstrom b>_ achtet wird. Die Aufdampfung der Schicht wird b. endet, wenn der Photoemissionsstrom einen MaximoLight rays go out '"Photoemission current b> _ is respected. The vapor deposition of the layer is b. ends when the photoemission current has a Maximo
wert erreicht. Die sich ergebende Schichtdicke betrüg'. wie erwähnt, üblich etwa 1 bis 10 A.value reached. The resulting layer thickness is deceitful. As mentioned, usually about 1 to 10 A.
Wenn die Dynode 1 als Sekundäremissionsanon! nung vom Transmissionstyp verwendet werden :.< >ü kann das Aluminiumoxidsubstrat etwa 500 A dii.'··" sein, so daß auf die frei liegende Substratoberfläehc auftreffende Primärelektronen bis zur Galliumphos phidschicht 5 eindringen können. Verfahren zum Her stellen selbsttragender Aluminiumoxidschichten diesel Art sind an sich bekannt. Im allgemeinen wird dabeIf the Dynode 1 as a secondary mission canon! transmission type can be used:. < > ü the aluminum oxide substrate can be about 500 A dii. '·· " be so that on the exposed substrate surface Impinging primary electrons can penetrate up to the Galliumphos phidschicht 5. Procedure for Her self-supporting aluminum oxide layers of this type are known per se. In general, dabe
eine Aluminiumfolie anodisch oxidiert, bis eine Alu miniumoxidschicht der gewünschten Dicke entstandei ist, und anschließend wird die Aluminiumschicht ii einer Flüssigkeit gelöst, so daß nur noch die Alumi niumoxidschicht auf der Oberfläche der Flüssigkei schwimmt.anodically oxidizes an aluminum foil until an aluminum oxide layer of the desired thickness is formed is, and then the aluminum layer ii a liquid is dissolved, so that only the Alumi The oxide layer floats on the surface of the liquid.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
gekennzeichnet, daß an einer dieser ersten io
Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche des Halbleiterkörpers (4) entweder eine dünne p-leiiende Acceptor material is doped, which generates a deep-lying 12. electron source according to one of the preceding acceptor levels, and with one on one of the claims, characterized in that the surface of the semiconductor body arranged layer thickness of the semiconductor body (4) in the size to reduce the work function, characterized Order of 0.2 to 1 μπι is.
marked that on one of these first io
Surface opposite second surface of the semiconductor body (4) either a thin p-conductive
erzeugende ionisierte Akzeptorverunreinigung inZone (21), one of which has a flat acceptor level
generating ionized acceptor impurity in
Abhängige Vorrichtung zum Erzeugen von Eiek- In einer solchen Einrichtung ist es zweckmäßig, daß tronen im Leitungsband des Haibleilerkörpers vor- die auf dem Halbleiterkörper angeordnete Schicht gesehen ist. größenordnungsmäßig 1 bis 10 A dick ist und dercontains a high concentration and is much thinner. material that is doped with an acceptor material, {las rr.it the second surface a Schottky barrier which creates a low-lying acceptance level. ~ nd with layer forms, is arranged. and that one of the one p-zone (21) arranged on a surface of the semiconductor body or of the barrier layer overlying the layer for reducing the work function.
In such a device it is expedient that trons in the conduction band of the semiconductor body are seen in front of the layer arranged on the semiconductor body. is on the order of 1 to 10 A thick and the
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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