DE2136202A1

DE2136202A1 - Vidikon - target

Info

Publication number: DE2136202A1
Application number: DE19712136202
Authority: DE
Inventors: Dieter Bonnet; Erich Hansen; Helmut Rabenhorst
Original assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1971-07-20
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1973-02-01

Description

Vidikon - Target Die Erfindung bezieht sich auf ein Vidikon-Target mit einer fotoleitenden Schicht aus einem Chalkogenid, vorzugsweise aus Sb2S3, CdSe, CdS, ZnSe, welches auf einer leitfähigen und transparenten Unterlage niedergeschlagen ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Vidikon-Targets.
Bei den heutigen Vidikons für Studioaufnahmen oder technische Anwendungen werden noch Nachteile festgestellt,die auf einem unzulänglichen oder unerwünschten Verhalten der Target-Schicht beruhen, Von einer idealen Aufnahmeröhre erwartet man eine hohe Lichtempfindlichkeit in dem benutzten Teil des Spektrums, geringes Nachziehen und einen möglichst geringen DunkelstromO Die heute für Targets in Fernsehaufnahmeröhren vom Vidikon-Typ vorwiegend verwendeten Stoffe sind Antimontrisulfid und Bleioxid, Den ersteren Stoff hat man zur Erzielung -eines geringen Dunkelstromes und. einer kleineren Kapazität in poröser Form aufgebracht; bei dem anderen suchte man den hohen Widerstand durch Verwendung von pn-Sperrschichten verschieden dotierten Bleioxids zu erreichen.
Beide Lösungen führen nicht zu voll befriedigenden Ergebnissen0 Die Lockerschicht aus Antimontrisulfid zeigt relativ hohe Trägheit, was dadurch zu erklären ist, daß in diesem Gefüge viele Rekombinationsstellen entstehen, durch welche die durch Photoeffekt erzeugten Elektronen verzögert werden0 Außerdem ist die mechanische Stabilität solcher Schichten für viele Anwendungsfälle zu gering Die an beiden Oberflächen mit Sperrschichten versehene Bleioxidschicht ist durch diesen Aufbau nicht in der Lage, eine Verstärkung des primären Fotostromes zu hewirken, was jedoch für eine höhere Empfindlichkeit nötig ist0 Voraussetzung für eine innere Verstärkung in einem Fotoleiter sind Kontakte, die den beweglichen Ladungsträgertyp nachliefern können; im Falle einer Aufnahmerohre vom Vidikontyp heißt das z,B,, daß die freie Oberfläche des Foto leiters Elektronen aufnehmen und leicht weiterleiten können muß - diese Bedingung ist beim Bleioxid-Target nicht erfüllt, Es ist früher bereits versucht worden, für die Zwecke des Röntgen-Fernsehens eine Schicht aus reinen Kadmiumsulfid-Einkristallen (Patentanmeldung B 3391, 21 a 1) zu verwenden, die mittels Schwefel zu einem Schirm der gewünschten Größe auf einer Signalelektrode durch Handarbeit zusammengeklebt wurden, nachdem die Einkristalle zuvor in einer Aufdampfanlage gewonnen wurden.
Diese Kristalle hatten zwar einen hohen Dunkelwiderstand (caO 1015 n. cm), jedoch war die Auflösung eines derart aus Kristallen zusammengestellten Schirmes für Fernsehaufnahmeröhren viel zu gering, Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vidikon-Target zu entwickeln, das sowohl eine hohe Lichtempfindlichkeit als auch eine ausreichende mechanische Stabilität besitzt.
Es hat sich nur, gezeigt, daß diese Aufgabe mit einem Vidikon-Target der eingangs genannten Art gelöst werden kann, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dieChalkogenidschicht (3) als hochreine Kristallmosaik-Schicht von 2 - 20 /Im Dicke ausgebildet ist, wobei die einzelnen Kristalle bzw. Kristallite mit einer bestimmten Kristallebene auf der Unterlage aufgewachsen und mit den übrigen Flächen untereinander verwachsen sind, derart, daß die Oberfläche der Schicht praktisch ausschließlich durch die der Unterlage parallel liegenden Kristallebenen gebildet sind.
Bei einer solchen Struktur zeigt das Röntgen-Beugungsdiagramm der Schicht lediglich die starken Reflexe der Aufwachsebene, während die anderen Kristallebenen zu Reflexen sehr geringer Intensitat führen.
Zur Herstellung eines solchen Vidikon-Targets werden erfindungsgemäß die hochreinen Komponenten des Chalkogenides im.Hochvakuum getrennt verdampft und auf der vorgeheizten leitenden Unterlage kondensiert.
Durch die Verwendung der extrem reinen Komponente des Chalkogenids erhält man eine Schicht von nahezu idealen Kristalliten mit folglich sehr hohem spezifischen elektrischen Widerstand. Besonders vorteilhaft für Fernsehzwecke ist das Material Kadmiumsulfid (Greenockit), welches im sichtbaren Spektralbereich eine sehr hohe Fotoempfindlichkeit besitzt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, die Kristallmosaikschicht durch die Verdampfung der Metallkomponente des Chalkogenids in Gegenwart von Chalkogendampf im Überschuß auf eine 80 bis 140 0C vorgeheizte Unterlage im Hochvakuum herzustellen. Hierbei ist Hochvakuum ( 10 4 bis 10 6 Torr) notwendig, um zu verhindern, daß bereits in der Dampfphase wesentliche Mengen von Chalkogenidmolekülen entstehen, welche sich als Lockerschicht absetzen könnten.
Die erfindungsgemäß gewählte Struktur erbringt ferner Vorteile hinsichtlich der Wahl der Schichtdicke, da die Leitfähigkeit der Schicht anisotrop ist. Die Leitfähigkeit ist nämlich parallel zur Oberfläche ( wegen der senkrecht zur Oberfläche angeordneten Korngrenzen) wesentlich kleiner als senkrecht zur Oberfläche. Man ist daher nicht mehr an die Regel gebunden, die Schichtdicke höchstens so groß wie einen Bildpunkt auf dem Raster zu wählen. Eine größere Schichtdicke erlaubt die Anwendung höherer Target-Spannungen; auch wird die Quantenausbeute im roten Spektralgebiet günstiger. Im Bedarfsfalle kann man auch die Spektralverteilungskurve durch Dotieren gezielt verändern und dadurch eine Verbesserung der Farbempfindlichkeit erzielen. Bei den beschriebenen Schichten ist nicht nur die Transitzeit sehr klein, sondern auch die Lebensdauer der Ladungsträger groß, so daß eine hohe innere Verstärkung um einen Faktor von mindestens 3 bezogen auf eine Quantenausbeute von 1 erzielt werden kann0 Im folgenden wird nun die Erfindung in Verbindung mit den ein Ausführungsbeispiel betreffenden Figuren näher erläutert0 Es zeigen in schematischer Vereinfachung: Fig.1 eine vergrößerte Darstellung eines erfindungsgemäßen Vidikon-Targets im Querschnitt, Figo2 ein Röntgen-Beugungsdiagramm der aufgedampften Kristallmosaikschicht des Targets nach Fig. 1,und Fig03 eine Apparatur zur Herstellung des Targets nach Fig0 1.
In Figol ist die Frontplatte 1 eines Vidikons dargestellt, auf der eine Nesaschicht (Zinnoxid) 2 als Signalelektrode aufgebracht isto Auf dieser Elektrode sind Chalkogenid-Kristallite, z.B. Kadmiumsulfid-Kristallite, der Chalkogenidschicht 3 in einer Mosaikstruktur aufgewachsen, wobei die Oberfläche und die Grundfläche derselben Kristall ebene entsprechen.
In der Fig.2 sind die Linien eines an der.fertigen Schicht 3 aufgenommenen Röntgen-Beugungsdiagrammes mit dicken Linien ausgezogen, deren Länge der gemessenen Intensität entspricht.
Die gestrichelten Linien zeigen die relativen Intensitäten, die bei statistischer Orientierung der Kristallite in der Schicht 3 auftreten würden, im vorliegenden Fall aber nicht auftreten. Es ist zu erkennen, daß die Prismenfläche 002 sehr stark hervortritt, während die übrigen Kristallflächen praktisch gar nicht vorkommen, Eine Apparatur zur Herstellung derartiger Schichten 3 zeigt Fig 30 Die in dieser Figur gezeigte Aufdampfglocke 4 wird von einer Hochvakuumpumpe 5 evakuiert.
In der Aufdampfglocke 4 befindet sich ein Metallträger 6 zum Halten der zu bedampfenden Frontplatte 7 ( entsprechend Frontplatte 1 in Fig. 1), ein Tiegel 8 zur Verdampfung von Kadmium und ein Tiegel 9 zur Erzeugung einer Atmosphäre von Schwefeldampf. Der Träger 6 und die Tiegel 8 und 9 sind je mit einer Hei.wicklung 6a, 8a und 9a versehen, so daß sie auf verschiedenen. Temperaturen gehalten werden können. Der Träger 6 kann auf Temperaturen zwischen 80 und 14OOC gehalten werden Die Verdampfung von Kadmium und Schwefel wird so geführt, daß die mittlere,Aufwachsgeschwindigkeit der Schicht ca. 0,2 rm/min beträgt. Beim Schichtwachstum kann in relativ weiten Grenzen ein Schwefelüberschuß angeboten werden, ohne daß überschüssiger Schwefel in die aufwachsende Schicht eingebaut wird0 Man kann den Schwefelverbrauch trotz Schwefelüberangebot durch Begrenzung des eigentlichen Aufdampfraumes innerhalb des Hochvakuum Rezipienten mittels eines offenen Gefäßes 10 niedrig halten.

Claims

Patentansprüche

1. Vidikon-Target, bestehend aus einer-fotoleitenden Schicht aus einem Chalkogenid, vorzugsweise Sb2S3, CdSe,CdS,ZnSe, welches auf einer leitfähigen und transparenten Unterlage niedergeschlagen ist, dadurch- gekennzeichnet, daß die Chalkogenidschicht (3) als hochreine Kristallmosaik-Schicht von 2 - 20 pm Dicke ausgebildet ist, wobei die einzelnen Kristalle bzw. Kristallite mit einer bestimmten Kristallebene auf der Unterlage aufgewachsen und mit den übrigen Flächen untereinander verwachsen sind, derart, daß die Oberfläche der Schicht praktisch ausschließlich durch die der Unterlage parallel liegenden Kristallebenen gebildet wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Vidikon-Targets nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreinen Komponenten des Chalkogenides im Hochvakuum getrennt verdampft und auf der vorgeheizten leitenden Unterlage kondensiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten des Chalkogenids Kadmium und Schwefel sind und die Temperatur der Unterlage zwischen 80 und 140°C liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schichtwachstums dauernd ein Überangebot der Chalkogenkomponente gegenüber der Metallkomponente vorliegt.

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