DE2011325A1

DE2011325A1 - Aufnahmeröhre mit isolierten Dioden und einer Widerstandsschicht

Info

Publication number: DE2011325A1
Application number: DE19702011325
Authority: DE
Inventors: Peter Johannes Michiel Eindhoven Janssen (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-03-15
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1970-10-01
Also published as: US3793571A; SE361106B; GB1246260A; GB1250740A; BE747377A; CH506180A; FR2038010A5; SE331071B; NL6904045A

Description

PHN. 3900. dJo / WJM.

Ho,

Aufnahmeröhre mi b isolierten Dioden und ei nor Widerstandsschicht-,

Die Erfindung; betrifft eine Aufnahmeröhre mit

einer· Elektronenquelle und einer durch einen 101 ekt i'onenst rahl von dieser Quelle abzutastenden, pho to-empf ind 1 iehori AuT-ti'oi' f pi a t te , die durch ein mit einem elektrischen Anschluss versehenes Halbleitersubstrat f;ebi I .do L wird, das auf der vom Elektronenstrahl abzutastenden Seite mit einer Mosaik gegeneinander getrennter Gebiete vorsehen ist, die ,je einen gleichrichtenden Dber^an^; mit dem Ha I b I e i tersubs t ra t bilden, wobei weiterhin die abzutastende Sei tr» dos Substrats mit einer elektrisch isolierenden Schicht n;i t Offinnigen an der Stelle dieser Gebiete versehen ist, welche Schicht mit einer' dtuinen Widerstandsschicht bedeckt ist.

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Eine solche Aufnahmeröhre ist aus einem Artikel in "Bell System Technical Journal" vom November IQ68 Nr. 9, Seiten 1855 bis 1873 bekannt. Wird die darin beschriebene Auftreffplat te der Aufnahmeröhre von einem Elektronenstrahl mit langsamen Elektronen abgetastet, so wird die abgetastete Oberfläche der Auftreffplatte jeweils auf einem Potentiell stabilisiert, das gleich oder nahezu gleich dem Potential der Kathode der Elektronenquelle ist. In einem solchen Elektronenstrahl ha be? η die Elektronen infolge eines I η t erschied s in Auatri ttsgesehw indigkei t mit er schied! iche Geschwind!g~ keiten. Wenn koine Wi dorstandssehioht vorgesehen ist , uordon die vei'liä 1 tnisinäss ig schnellen Elektronen die elektrisch isolierende Schicht, beim wiederholten Stabilisieren aiii' ein Potent LaI. führen, das niedriger ist als das Potential tier Kathode. Infolge dvi· dabei auftretenden l!reius\\ i rkuiig dieser auf ge 1 adciieii iso I i erenden Schicht werden die Elektronen mit nomineller Geschwindigkeit beim Stabilisieren iioi- Gebiete gestört oder sie können diese Gebiete gar nicht mehr erreichen. ICs hat sich weiterhin ergeben, dass bei einer AuI'-I relTplal Ie ohne W i ders I andsseh 1 eh t d i ο gegeiiseit ige elektrisch«¹ Isolierung i\i^\' Gebiete nach einigten Abtastungen verloren geht. Di«> W i dors t aiulsschi eh ( ist somit notwendig. In dci· Praxis (roten Srhw i or i gko i t «Ml beim IWm¹S t e ! lon einer W i «l«M's I andsseh i eh t auf, die den dem Widers t andsue r t und il«M" Dicke /.U sfel liMideii An f ordoriuigoii genügt. I'm /u \orineiden, dass infolge einer elekl rini-lieii AbI(MlUn₁"; ,-wischen benachbarten Gebieten Hb(M¹ die Widors I andsschirht das ,ib/u-

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tastende, die Bildinformation darstellende Potentialbild geschwächt wird, in welchem Falle sowohl der Kontrast als auch die Definition beeinträchtigt werden, soll der Widerstand pro Quadrat nicht zu niedrig sein. Dieser Widerstand soll jedoch auch nicht zu hoch sein, da dann die erwähnte Bremswirkung nicht hinreichend verhütet wird. In der Praxis

12 erweist sich ein Widerstandswert pro Quadrat von 10 bis 10 Ohm als gut geeignet. Die Widerstandsschicht muss Weiterhin im Hinblick auf deren kapazitive Wirkung bei der Steuerung der Röhre möglichst dünn sein.

Die Widerstandsschicht muss eine hohe Stabilität aufweisen, da sonst die Lebensdauer der Röhre verringert wird. Ferner muss diese Widers.tandsschicht, da alle Unregelmässigkeiten derselben sich in dem Bild auswirken, gut am Substrat haften, eine hohe Gleichmässigkeit des Aufbaus und eine makrosl· Dpisch flache Oberfläche aufweisen.

Die Erfindung bezweckt, diese Anforderungen zu

erfüllen und die eingangs erwähnte Röhre ist dadurch gekenn-' zeichnet, dass die Widerstandsschicht aus einem Oxyd der Gruppe von Bleimonoxyd, Chromoxyd, Nickeloxyd und Gemischen beider letzterer Oxyde besteht.

Die erwähnten Materialien haben die vorteilhafte Eigenschaft, dass der Quadratwiderstandswert einer Schicht aus diesen Materialien durch die Anbringungs-verhältnisse oder durch eine weitere Bearbeitung; auf eine erwünschte gebr'Hfht werden kann, wobei durch-Auf dämpfung ange— ■

braeJhle ScIj ich ton diener Mh tor.i η 1 i pm vo-risüft¹] J H) aiii Träger

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haften, einen gleichmässigen Aufbau und eine flache Oberfläche aufweisen. Bei Verwendung von Chromoxyd, Nickeloxyd oder Gemischen daraus wird zunächst z.B. durch Aufdampfung von einer Chrom-Nickelspirale eine Metallschicht angebracht, der durch das Mass der darauferfolgenden Oxydation der erwünschte Widerstand erteilt wird, bei welcher Oxydation ausserdem eine gute Haftung der Schicht am Träger und eine stabile Schicht erhalten wird. Bei Verwendung von Bleimonoxyd wird eine Schicht aus Bleimonoxyd durch Aufdämpfung angebracht, deren Widerstandswert durch die Aufdampfungsvorhältnisse oder durch spätere Dotierung bestimmt wird. Durch die Wahl der Gasatmosphäre und der Temperatur des Substrats beim Aufdampfen des Bleimonoxyds kann dieser Schicht eine hohe Porosität erteilt werden, wodurch die Sekundäremission der Schicht verringert wird, was den Bildkontrast begünstigt .

Die kapazitive Wirkung der Widerstnndssrliirhi

kann, da diese lediglich auf die auf den Gebieten liegende Schicht zurückzuführen ist, dadurch verringert oder sogar nahezu vermieden worden·, dass eine Widorstandssehieht verwende I wird, die wenigstens an dem zentralen Toi 1 der Gebiete mit Öffnungen versehen ist.

Eine Ausführungsform einer Aufnahmeröhre nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, in (Ior

FIfV. 1 Mohoina t :i .sch einen Selmit t durch ei no Auriiiihinoröhro nncli dor Erfindung, und

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Fig. 2 in vergrössertem Mass tab einen Teil der Auftreffplatte in dieser Röhre mit ihrer Umgebung auch im Schnitt zeigen.

Die Aufnahmeröhre nach .Fig. I hat zum grössten Teil die Konstruktion der bekannten Aufnahmeröhren des Vidi.kon-l y ρ». Kine Langgestreckte, zylindrische Röhre I mit einem Glaskolben 2 umfasst mit einer Stirnfläche 3 mit ä

mehreren Durchführungen Ί und einer zweiten S fclrnf lache 5» die alii ICi nf/angs fens t υ r für das Hi 1 dinf orina ti ons licht- dj ent, oi j-if>ri «nt I üf to I cn Kaum t>.' Ln diesem Raum isl eine B.Lok fcrononkariurio 7 mil aiiior Ka Lh ode- 8, oineni iütpuorgibter 0 und einer e

ν orgesohou. Die Röhre on t hält, woitorliiri .fine zylindfischf! I¹', Ick I rodf) I I, die ol.okLL'isch mit dor Anode .IO "vor— buriden ist und auf dor von der Kathode ahgpwarid ton SoILt; ο i tiij friizono I ok t rodo Λ2 trägt. Die pho to-ernp find Hohe» Anftrtj YY ρ la t to l''t wird von dom mittels dioses 10 I ok t rodtuisystoms orzougtf.-n to I ok trorions t ruh 1 I '.) mit HLl.l'o dot· üblirlion-, ellej fiöliro uni/',fdjfind<?n Spulen zur Fokussi οruii;;- und Ab 1 ciikuiig a bi'(; Las to t, wolctic Spul em nicht in dar Fi/yur· d η rg<;b η to I 1 I, sind und diir'cli im Irme-rn elor· Rölire, niclit dn r,";os l.o I I to .10 J ok t roden zur a I e>k t ros ta ti solion I¹ okussi evuiif; und Ablenkung erHoUI. se-in können. l.)io woj tiü· union an Hand eltsr I' ig. 2 einzeln bf;sf:}iriobone> Auf troff pi« t tn l'l ist iji ilor MIM. Io 1 dadurch angobraohf, rlass dor R ο rid y.Wi.sc.-Jioii oinoiii f (Mlf»rnde»ii J)of Os t igungsring 16, dor sowoJi 1. an dom ioi η L r i t ts foris I (> r ^r> als auch an dom KoI bon 2 anliegt, und einem zwoiloii fodorndon Ring 1,7 goklommt 1st, (Ui r an dam K ο I bon und an ch>m lOncJo

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b -

I8 der Elektrode 11 anliegt. Die in Form einer runden Scheibe ausgebildete Auftreffplatte 1k ist auf der dom Fenster 3 zugewandten Seite -vertieft ausgebildet, so dass der zentrale Teil, der Scheibe eine PJn t te '2(> mit einer Dicke von etwa H) .um biLdet, KIn zum elektrischen Anschluss dienender Meta L Irving 1⁽) liegt /wischen dem tuckeren ringförmigen, (iiii'angsteil ~7 di'i" Scheibe I \ und einem der elektrisch isolierenden Ringe 1 (> oder¹ 17 fes tgok 1 .euiiii t . Der· Ring I⁽) ist mil einem durch die Wand '.' geführten, elektrischen Leitet '< > verbunden. Auf der¹ Λ^ν K 1 i'k t rononkanono 7 zugewandten ei te hat die aus Halbleitermaterial., liier aus SiI ic ium be lebende Auftreffρ Iat te eine sieh bis zum To i I '!'} ers t ret l> ende Mosaik .'Jl aus in einem rege.1 massigen Muster angeordneten Gebieten .'.'.'.'. Das Material dieser (iebieie weist das dem de.-. Materials dos übrigen Te i I es entgegengesetzte Lei t fähigkei I .-; ( yp auf (woi I (»rh i .π wird dieser Teil das Substrat tier Scheibe l'l genannt ), Die Gebiete .?'.' können kreis f üriiilg oder quadrat i sch sein und einen Durchmesser oder ο i nc Seile \mi et im .'< > um aufweisen, wobei «Um· M i t t e 1 abs t and etwa .'.'") um b(> trägt . D i e (iebieie bilden einen in einer geringen Tiefe im .Mibstr.it 1 legenden, gleichrichtenden Cibergang ?'!, Di«»se fbei'fv'inge inÜHscii beim Gebrauch »Um¹ liöhrc in der Sperr ί »Ίι I ung wirksam sein. Heim Abtasten durch langsame I¹McKl roiuMi !nüssen d i »> (iebieie .'".' p-loit fähig und das Substrat n- 1 e i I l'.'ih i g sein.

Di,. mit diM· Mosaik Ii I \ers»>h(Mie Seil»· i\vv \ul-

Irel'fplalte l'l i.-l mit eiiiiM· elektrisch isolierenden Schieb! ■Ί \ersehen. Di»«se Scb.icht lässt d i »^ Ober l'l ärlmi »Um t.ebii>te

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22 und den verdickten Rand 27 unbedeckt. Die isolierende Schicht, die eine Dicke von etwa 0,5 bis 1,0 ,um aufweist, besteht vorzugsweise aus einem Oxyd des Halbleitermaterials der Auftreffplatte und im vorliegenden Falle aus Siliciumdioxyd, das durch.Oxydation des zentralen Teiles 26 der Siliciumplatte erhalten ist. In der Praxis wird diese Schicht als Maske zur Herstellung der p-leitenden Gebiete-22 verwendet. Das Siliciumsubstrat,-das mit der perforierten Schicht ä 2k bedeckt ist, wird zu diesem Zweck einem Dotierungsmittel wie Bor ausgesetzt, so dass an der Stelle der Offnungen in der Oxydschicht das Silicium bis zu einer Tiefe von etwa 2 /um p-leitend wird und die pn-Ubergänge 23 mit dem Substrat entstehen. '

Über die isolierende Schicht 2k und die Gebiete 22 erstreckt sich eine .Widerstandsschicht 25. Diese Schicht besteht aus Chromoxyd oder Nickeloxyd oder aus Chromoxyd gemeinsam mit Nickeloxyd und hat eine Dicke von etwa 0,05

/um oder weniger und einen elektrischen Widerstand von etwa

1 ° 16/
10 bis 10 (ihm/Quadrat. Diese Widerstandsschicht 25 kann dadurch angebracht werden, dass bei einer Substrattemperatur von etwa 200° C zunächst Metall, aus dem später das betreffende Oxyd gebildet wird, aufgedampft und diese aufgedampfte Schicht darauf durch Erhitzung in einer oxydierenden Atmosphäre ζ. I?. in Luft in Oxyd umgewandelt wird. Zu diesem Zwock kann man z.B. durch Erhitzung einer Chrom-Nickelspirale eine Schieb I. im wo sent liehen aus Chrom aufdampfen, welches f'brom nnohhor oxydiort wird. Diο TiMnporn tür und d.i.ο Dauor

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der Oxydation sind für den endgültigen Widerstandswert der Schicht massgebend. In der Praxis wird z.B. während etwa einer halben Stunde eine Temperatur von etwa ^00° C aufrechterhalten. Die hier beschriebene Widerstandsschicht 25 hat den Vorteil, dass sie bei Zimmertemperatur der Atmosphäre beständig ist.

Nicht nur aus einem Oxyd von Chrom, Nickel oder beiden sondern auch aus aufgedampftem Bleimonoxyd kann die Widerstandsschicht mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 0,2 /Um hergestellt werden. Das Bleimonoxyd wird in einer aus etwa gleichen Teilen Sauerstoff und Wasserstoff bestehenden Gasatmosphäre mit einem Druck von etwa 6 χ 10 Torr aufgedampft. Das Substrat wird beim Aufdampfen auf etwa 120° C gehalten. Unter diesen Aufdampfungsverhältnissoii entsteht eine im wesentlichen aus Mikrokristallen totragonalen Bleimonoxyds bestehende, verhältnismässig stark poröse Schicht, die eine geringe Sekundäremission aufweist . I.otzlores ist vorteilhaft zur Stabilisierung mil einem verhältnismässig geringen Strahlstrom und zum Vermeiden von Ladungsbildschwund. Nötigenfalls kann der erwünschte «vlektriseho Widerstandswert ier Bleimonoxydsehicht nach Aufdampfuiig z.H. durch Dotierung mit Sauerstoff erhallen worden.

Um kapazitive Wirkung zu vermeiden, ist es

vorl «vil haf t , die Widerslandsschicht 7 5 nicht in Form «vinos ununterbrochenen Ganzes auszubilden, sondern si ο an dor Stell«¹ dos zfUit raJoii Toilos dor GobJoto 77 zu unterbrochen. Die Schicht hat dabei al so OH'nimgon an don St öl I «mi <lor

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Mosaikelemente. Eine solche, mit öffnungen versehene Schicht kann z.B. dadurch angebracht werden, dass das Material für die Widerstandsschicht 25 durch ein aus parallelen Drähten bestehendes Gitter aufgedampft wird, welches Gitter während der Aufdampfung wenigstens den Mittenteil der Gebiete abdeckt. Die Aufdampfung muss dabei in zwei gesonderten Vorgängen erfolgen, zwischen denen das Drahtgitter über 90° gedreht werden muss. Während der beiden Aufdampfvorgänge soll vorzugsweise eine gleiche Menge Material angebracht werden.

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Claims

PHN. - 10 PATENTANSPRÜCHE .

I. Aufnahmeröhre rait einer Elektronenquelle und

einer von einem von dieser Quelle stammenden Elektronenstrahl abzutastenden, photo—empfindlichen Auftreffplatte, die durch ein mit einem elektrischen Anschluss versehenes Halbleitersubstrat gebildet wird, das auf der vom Elektronenstrahl abzutastenden Seite mit einer Mosaik gegeneinander getrennter Gebiete versehen ist, die je einen gleichrichtenden Übergang mit dem Halbleitersubstrat bilden, wobei weiterhin die abziu astende Seite dos Substrats mit einer elektrisch isolierenden Schicht mit Öffnungen an der Stelle dieser Gebiete versehen ist, welche Schicht an sicii mit einer dünnen Widorstandsschirhi bedeck! ist, dailun-ii ^okfimzeichnet, das;; die Uiders tand-rf^ehlch t aus einem Oxyd dor Gruppe von HI oimonoxyd, Ohroinoxyd, Mi'koluxyd und Gojmü ,-.chen der letzter/en zwei Oxyde bostoht,

W ,'> , Aui'nahflioröhre nach Anspruch I dadurch ,^okoini-

zeichnet, dass die Widers IaIIcIs-SChIcIIi: im uosoiif lic hon uiir· Chfonioxyd mit einer Dicke von Hin χ ium'. O,O"> um hcsiohi. '), Au l'iiahiiioröh ro nach Ansprucli ! dadurch ftokfius-

/fvieliiH'l , dass ilii> W idors ί iiiuis^cliii'l) i im ue.^onl I i chou au.^i; Mikt'oki'islaJ Jen von Hl oimonoxyd bos f oh i und eine Dickt» vmi nicht mehr als otun O₁.'' um aufuoisi»

h, AuCnahHRM'öhi'o nach Anspruch 1, '.* oder 5 ihulni'di

gokonn/.o tcliiio i , dass dio Widoi - ι andssch i clH an do\· Siolä.· dor /ciil !'ίΓίοιι loili» dor (iobioio iiiii ni'fuunfvon vci'sohou i-i. 1. Vo ι -CaIiIOIi /iir UoisJ *»1 I uiif; oinoi' Aiirn-ihiuoröhi-o

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BAD ORIGINAL

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nach Anspruch 1 mit einer¹ Wider stands schicht aus einem Oxyd der Gruppe von Chromoxyd, Nickeioxyd und Gemischen aus beiden Oxyden, dadurch gekennzeichnet, dass die Yiderstandsschicht dadurch erhalten wird, dass auf der betreffenden Oberfläche zunächst Metall t>is zu einer Dicke von niccht mehr als 0,05 /^um aufgedampft ixnd darauf das aufgedampfte Metall durch Erhitzung und Einwirkung einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre oxydiert wix^od. -

6. Verfahren zur Herstellung einer Aufnahmeröhre

■nach Anspruch 3 dadurch gefcennz ei clone t, dass die im wesentlichen aus Bleimonoxyd !bestehende Widerstandsschicht durch Aufdampfung von Bleimonoxyd in einer aus etwa gleichen Teilen Sauerstoff und Wasserstoff bestehenden Gasatmosphäre mit einem Druck von etwa 6 χ 10 Torr erhalten wird, wobei das Substrat auf einer Temperatur von etwa 120° C gehalten wird.

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