DE2206292A1 - Speicherbildrohre und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 7· Februar 1972

Hughes Aircraft Company P 2461 S/kg'

Centinela Avenue and

Teale Street 2206292

Culver City, Calif., V.St.A.

Speicherbildröhre und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherbildröhre mit einem evakuierten Kolben, einem in dem Kolben angeordneten Bildschirm mit einer Phosphorschicht, deren Lumineszenz in Abhängigkeit von einem quer zur Phosphorschicht angelegten elektrischen Feld modulierbar ist, einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Schicht auf einer Seite der Phosphorschicht, einer lichtundurchlässigen, elektrisch isolierten Schicht auf der anderen Seite der Phosphorschicht, einer auf der lichtundurchlässigen Schicht

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angeordneten Speicherplatte zur Erzeugung des elektrischen Feldes im Zusammenwirken mit der lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Schicht und einer in dem Kolben angeordneten Elektronenkanone zur Erzeugung eines die Speicherplatte abtastenden Elektronenstrahles mit elementarem Querschnitt.

Eine solche Speicherbildröhre ist aus der US-PS 5 344 bekannt. Bei dieser bekannten Speicherbildröhre wird die Speicherplatte in der Weise hergestellt, daß auf eine Aluminiumelektrode eine Cadmiumsulfidschicht aufgebracht und in der Cadmiumsulfidschicht eine Sperrschicht erzeugt wird _% .indem die Aluminiumelektrode und die Cadmiumsulfidschicht fiix mir bestens zwei Stunden in einer schwefelhaltigen Atmosphäre auf eine Temperatur von 200 bis 400 C erwärmt werden. Diese bekannten Speicherbildröhren haben den Νachteil, daß ihre Speicherplatten nur einer Potentialdifferenz von wenigen Volt, gewöhnlich weniger als 10 V standhalten können und bei relativ geringen, durch das Feld aufrechterhaltenen Stromstärken arbeiten, die in der Größenordnung von zehn bi3 einigen hundert Mikroampere liegen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Speicherbildröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, die größeren Spannungen standhält und das Aufrechterhalten stärkerer Ströme ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Speicherplatte aus einer auf die lichtundurchlässige, elektrisch isolierende Schicht aufgebrachten

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Schicht aus Cadmiumsulfid mit einer Stärke von etwa 2 bis 15 /A.m und einer Elektrode besteht, die von einer auf die Cadmiumsulfidschicht aufgebauten, aus zwei Stoffen unterschiedlicher Leitfähigkeit zusammengesetzten Schicht und einer die zusammengesetzte Schicht bedeckenden leitenden Schicht gebildet wird.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Speicherbildröhre. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Cadmiumsulfidschicht nach dem Aufbringen auf die lichtundurchlässige Schicht in einer schwefelfreien Atmosphäre während einer Zeit von 1 min bis 1 h auf eine Temperatur zwischen 585 und 525°C erwärmt und unmittelbar danach in der herrschenden Atmosphäre, abgekühlt wird.

Die erfindungsgemäße Speicherbildröhre hat gegenüber bekannten Speicherbildröhren verschiedene Vorteile, die sich auf die Betriebseigenschaften der Speicherbildröhre, auf die Einfachheit und Sicherheit der Herstellung sowie auf die bedeutend verbesserte Reproduziexbarkeit der verschiedenen Bauteile der Speicherbildröhre beziehen. Die überlegenen Betriebseigenschaften ergeben sich aus einer um mehr als eine Größenordnung verbesserten Spitzenhelligkeit des wiedergegebenen-Bildes, einer erhöhten Speicherzeit und einer ausgeprägten Verbesserung hinsichtlich der Stabilität der Eesamtcharakteristik der Speicherbildröhre. Diese Verbesserungen ergeben sich vorwiegend aus einer Modifikation des Herstellungsverfahrens und der Verwendung einer neuen Art von gleichrichtender, negativer Elektrode. Die sekundären Ergebnisse dieser

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Änderungen bestehen darin, daß die Herstellung weniger kompliziert und weniger gefährlich ist, weil HpS und andere schwefelhaltigen Gase bei der Herstellung nicht benötigt werden. Endlich hat die verbesserte Reproduzierbarkeit Jedes Verfahrensschrittes zu einer bedeutenden Verminderung des Ausschusses bei der Produktion geführt.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten bzw. veranschaulichten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Speicherbildröhr-e und des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Speicherbildröhre nach der Erfindung,

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Abscheidung der Cadmiumsulfidschicht bei der Herstellung der Speicherbildröhre nach Fig. 1,

Fig. 3 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung der dem Aufbringen der Cadmiumsulfidschicht nachfolgenden Wärmebehandlung bei der Herstellung der Speicherbildröhre nach Fig. .1,

Fig. 4 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Aufdampfen der lichtundurchlässigen, elektrisch isolierenden Schicht und der zusammengesetzten Elektrode der Speicherbildröhre nach Fig« 1 und

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5 "und 6 Eigenschaften der Speicherbildröhre nach Fig. 1 angebende Diagramme·

Die in Fig. 1 dargestellte, gitterlose Speicherbildröhre nach der Erfindung weist einen evakuierten Kolben 10 mit einem weiten Hauptabschnitt 12 und einem Halsabschnitt 14 verminderten Durchmessers auf. An einem Ende des Halsab-Gchnittes 14 ist eine Elektronenkanone 16 angeordnet, die aus einer Kathode 18, einem Intensitätssteuergitter 20 und einer den Strahlformenden Einrichtung 22 besteht. Da bei der erfindungsgemäßen Speicherbildröhre Jede' gebräuchliche Elektronenkanone verwendet werden kann, ist eine weitere Beschreibung einer solchen Elektronenkanone nicht erforderlich. Zwischen der Elektronenkanone und dem weiten Hauptabschnitt 12 des Kolbens ist ein elektromagnetisches Ablenkjoch 24 angeordnet, das den Halsabschnitt 14 des Kolbens 10 umgibt. Es versteht sich, daß der von der Elektronenkanone 16 erzeugte Elektronenstrahl den Halsabschnitt 14 des Kolbens durchläuft und dabei.die von dem Ablenkjoch 24 erzeugten elektromagnetischen Felder passiert, wodurch der Elektronenstrahl in bezug auf die Achse des Kolbens 10 vertikal und horizontal abgelenkt werden kann. Es versteht sich, daß anstelle des in der Zeichnung dargestellten elektromagnetischen Ablenksystems auch ein elektrostatisches Ablenksystem verwendet werden kann.

Das dem Halsabschnitt 14 entgegengesetzte Ende des weiten Hauptabschnittes 12 des Kolbens 10 ist mit einer licht- · durchlässigen Frontplatte 26 versehen. Auf die Innenfläche der Frontplatte 26 ist eine Speicherplattenanordnung 30

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aufgebracht, die eine lichtdurchlässige, elektrisch leitende Elektrode 31 in Form eines dünnen Filmes oder einer dünnen Schicht aus Metall, beispielsweise aus Gold, umfaßt, Diese Elektrode 31 v/ird als untere Elektrode bezeichnet. Derartige durchsichtige, leitende Elektroden sind bekannt und können auch aus anderen Stoffen als Metallen bestehen. So ist es möglich, zu diesem Zweck einen dünnen Film aus Zinnoxid zu verwenden, der im Handel als " NESA" bekannt ist. Auf die lichtdurchlässige Elektrode 31 ist eine Phosphorschicht aufgebracht, die so beschaffen ist, daß das von ihr abgegebene Licht modulierbar ist und die durch Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes zur Lumineszenz anr-e· ca? ir₃;_s, Ein geeignetes Phosphormaterial für eine solche EIcJ»ite\,4Wiines ζ enz schicht ist beispielsweise ZnS:Cu, 01 oder Mn. Eine mehr ins einzelne gehende Beschreibung von elektrolumineszierenden Stoffen^ die für die erfindungsgemäße Speicherbildröhre geeignet sind₅ findet sich in einem Aufsatz von P« Goldberg und J«, V/, Mckerson im "Journal of Applied Physics", Band 34 (1963)» Seite 1601. Es versteht sich, daß hier unter "Phosphor" allgemein solche Stoffe zu verstehen sind, die Phosphoreszenz-Fluoreszenz- oder Lumineszenz-Eigenschaften haben«, Auf die Elektrolumineszenz-Phosphorschicht 32 ist eine dünne, lichtundurchlässige isolierende Schicht 33 aufgebracht.

Auf die lichtundurchlässige Schicht 33 ist ein dünner Film oder eine dünne Schicht 34- aus einem Material aufgebracht, das durch Anlegen eines Feldes in einem leitenden Zustand gehalten werden kann. Auf diese leitfähige Schicht 34· ist eine zweischichtige Elektrode 36 aufgebracht, die als obere Elektrode 36 bezeichnet werden kann. Durch die V/andungen

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des Korbens 10 hindurch sind zu der Speicherplattenanordnüng elektrische Verbindungen hergestellt, die den Anschluß äußerer Spannungsquellen 40 und 42 und damit das Anlegen eines bestimmten elektrischen Feldes . an die Schicht 34 mit einer von dem angelegten Feld abhängigen Leitfähigkeit und an die Elektrolumineszenz-Phosphorschicht 32 zu ermöglichen. Die obere Elektrode besteht gewöhnlich aus einer aus ammengesetzt en Schicht 4-3, die aus zwei Stoffen mit unterschiedlicher Leitfähigkeit besteht und unmittelbar an die dünne Schicht 34 aus Cadmiumsulfid angrenzt, und einer Außenschicht 44 aus Metall oder einem anderen leitenden Material, In manchen Fällen können auch spezielle dreilagige oder einlagige Elektroden benutzt werden. Die Spannungsquellen 40 und 42 legen an die Elektroden 31 und 36 ein Potential beliebiger Polarität an. ' ·

Es wurde festgestellt, daß die elektrischen Eigenschaften von Speicherplatten, die nach dem erfindungsgemäßen Ver<~ fahren hergestellt worden sind, in kritischer Weise von der thermischen Behandlung der dünnen Schicht 34 und den Eigenschaften der oberen Elektrode 36 abhängen. Diese elektrischen Eigenschaften umfassen die Fähigkeit der dünnen Cadmiumsulfidschicht 34, ihre Leitfähigkeit als Ergebnis der Anregung mit dem Elektronenstrahl zu erhöhen, diese Leitfähigkeitsänderung zu speichern, aufeinanderfolgende Anregungen zu integrieren und in den Zustand geringer Leitfähigkeit zurückzukehren, wenn das au die Cadmiumsulfidschicht 34 mit Hilfe der unteren und oberen Elektroden 31 bzw, 36 und den Spannungsquellen 40 und 42 angelegte elektrische Feld umgekehrt oder aufgehoben wird.

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Die Herstellung des gitterlosen Speicher- und Wiedergabeschirmes nach der Erfindung kann in fünf grundlegende "Verfahrensschritte eingeteilt werden, nämlich 1· in das Aufbringen der unteren Elektrode 31, der Phosphorschicht 32 und der lichtundurchlässigen Schicht 33 auf die Frontplatte 26,. 2. in der thermischen Behandlung der Elektrolumineszenzschicht 32, 3· in dem Aufdampfen der dünnen Oadmiumsulfidschicht 34- auf die lichtundurchlässige Schicht 33» 4-. in der thermischen Behandlung der Gadmiumsulfidschicht 34· und 5· in dem Aufbringen der oberen Elektrode 36 auf die nach dem vierten Verfahrensschritt behandelte Gadmiumsulfidschicht 34-. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Speicherbildröhre wird nun in der Reihenfolge der genannten Verfahrensschritte beschrieben. Es versteht sich, daß die Verfahrensschritte in vielfältiger Weise abgewandelt werden können und die Angaben über Dimensionen und Gestalt nur beispielhaft sind·

Der erste Schritt bei der Herstellung der Speicherbildröhre besteht in der Vorbereitung der Frontplatte 26 und der Abscheidung der sogen, unteren Elektrode 31· Im allgemeinen kann eine Vielzahl von durchsichtigen, leitenden Stoffen als untere Elektrode aufgebracht werden. Es ist jedoch erforderlich, daß die Innenfläche der Frontplatte vor dem Abscheiden der Elektrode auf geeignete V/eise gut gereinigt wird. Auf der aus Glas bestehenden Frontplatte wird eine Elektrode aus SnOpSb bevorzugt, weil dieses Material in hohem Maße lichtdurchlässig ist. Wenn eine nicht handelsübliche untere Elektrode 31 im Laboratorium durch Aufdampfen im Vakuum frisch hergestellt worden ist, bedarf es'keiner Reinigung oder sonstigen Behandlung ihrer

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Oberfläche als Vorbereitung für die Abscheidung von Cadmiumsulfid. Die Phosphorschicht 32 und die dünne lichtundurclilässige Schicht 33 werden auf die untere Elektrode 31 durch übliches, ggf. gemeinsames Aufdampfen aufgebracht. Die Elektrolumineszenzschicht 32 wird dann zur Aktivierung einer Wärmebehandlung unterworfen.

Der dritte Schritt bei der Herstellung der Speicherbildröhre besteht in der Abscheidung der OdS-Schicht 34· im Vakuum. Die Abscheidung erfolgt im Rezipienten einer üblichen Hochvakuumanlage im Druckbereich von 1 χ 10 ' bis 1 x 10""·⁷ Torr. Der herrschende Druck scheint jedoch nicht kritisch zu sein. Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines geeigneten Gerätes. Der das Vakuum enthaltende Rezipient wird von einer Grundplatte 50 und einer Glasglocke 52 gebildet. Die als Elektrode dienende Frontplatt 26 wird von Substrathaltern 53 aus rostfreiem Stahl gehalten und mit Quarzlampen 54· beheizt. Ein entfernbarer Verschluß 55 schirmt die Frontplatte 26 ab, bis die Abscheidung beginnen soll. Die Dicke der GdS-Schicht auf der Frontplatte wird unter Verwendung optischer Interferenzen unmittelbar und fortlaufend gemessen. Zu diesem Zweck werden ein Laser 56 und ein Detektor 57 verwendet, die beide außerhalb der Glasglocke 52 angeordnet sind.

Das in der für elektronische Zwecke benötigten Reinheit in Form einer gepreßten zylindrischen Pille 58 vorliegende OdS-Pulver wird aus einem Tantalschiffchen 60 verdampft, das durch Widerstandsheizung erwärmt wird. Zu diesem Zweck wird durch das Tantalschiffchen 60 Strom

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hiiidurchgeleitet, der über Stromschienen 62 und Durchführungen 64 zugeführt vd.rd. Das Tantalschiffchen 60 ist so ausgebildet, daß die gepreßte Pille 58 in dem Maße in das Schiffchen absinkt, wie das Cadmiumsulfid verdampft. Auf diese Weise wird eine wirksame thermische Verdampfung während der langen Zeitspannen gewährleistet, die für die Abscheidung der CdS-Schicht benötigt, wird. Die Verdampfungsöate wird durch Steuern des dem Tantalschiffchen zugeführten Stromes bestimmt. Der Strom wird so eingestellt, daß auf die mit der Elektrode versehene Frontplatte 26 in einer Stunde eine CdS-Schicht von 2,5 Dicke aufgebracht wird. Diese Aufdampfgeschwindigkeit wird mittels der optischen In^arferenzmessung überwacht. Typische Dicken der CdS-Schicht liegen zwischen 5 und 12,5/im, so daß Aufdampfzeiten von zwei bis fünf Stunden benötigt werden. Brauchbare Ergebnisse wurden mit Schichtdicken zwischen 2 und 15 Λ¹¹¹ u*^ Auf dampf geschwindigkeiten von 0,5 bis 10,0/tm/h erzielt. Um eine Erwärmung der verschiedenen Bauteile in dem Rezipienten durch von dem Tantalschiffchen 60 ausgehende Strahlung zu vermeiden, ist eine wassergekühlte Platte 65 unterhalb des Tantalschiffchens 60 angeordnet, die sich bis zum Umfang einer aus rostfreiem Stahl bestehenden, zylindrischen Aufdampfkammer 66 erstreckt, die zwischen dem Tantalschi$;fchen und den Substrathaltern 55 angeordnet ist. Die Wasserkühlung dient dazu, die von einem Thermoelement 67 gemessene Temperatur der Wandung der Aufdampfkammer 66 auf weniger als 60⁰C zu halten. Diese im Vergleich zur Temperatur der Frontplatte 26, die etwa 130⁰C beträgt und von einem Thermoelement 68 gemessen wird, niedrige Temperatur ist erforderlich, um die gewünschte Charakteristik der Schichten

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zu erhalten. Es sei jedoch bemerkt, daß das wichtige Merkmal darin besteht, daß die Aufdampfkammer 66 und die Grundplatte 50 auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden als die Frontplatte 26, wogegen die Methoden, mit denen dieses Hesultat erzielt wird, vom Fachmann frei gewählt werden können· Auch können die angegebenen Temperaturen selbst geändert werden, um die Leitfähigkeit und die Strom-Spannungs-Charakteristik der CdS-Schicht zu verändern. Es wurden Substrat-Temperaturen zwischen 100 und 200°C sowie Wandtemperaturen der Aufdampfkammer zwischen 40 und 90°C benutzt, um CdS-Schichten der angegebenen Charakteristiken herzustellen.

Der vierte Schritt bei der Herstellung der Speicherbildröhre ist die thermische Behandlung des Endproduktes des "Verfahrensschrittes 3· Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Schrittes wird durch 5¹Ig* 3 veranschaulicht. Ein regelbarer Ofen 70 ist mit einem Quarzrohr 72 geeigneten Durchmessers versehen. Ein Gaseinlaßrohr 74· führt vorgewärmtes Gas ein, das den Kern des Ofens durchströmte Das Gas tritt aus einem kurzen Auslaßrohr ?5 aus dem Quarzrohr 72 aus. Die Temperatur wird nahe der Rohrmitte und damit auch nahe dem Zentrum der warmen Zone mit Hilfe eines Thermoelementes 76 gemessen, das von einer Quarzhülle 77 umgeben ist. Die mit der Elektrode und der C admiumsulf ids chicht 34 versehene Fronisplatte 26 wird nahe der Mitte der warmen Zone in das Quärzrohr 72 eingelegt. Dem Quarzrohr 72 wird aus einer Gasflasche. 78 über einen Druckregler 79 und einen Durchflußmesser 80 ein geregelter Gasstrom zugeführt. . _: · '

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ISg verstellt sich, daß bei diesem Verfahrens schritt a\ich andere Einrichtungen benutzt v/erden können. Bei .der Durchführung dieses Verfahrensschrittes wird zuerst die l^rrontplatte 26 in das Quarzrohr 72 eingesetzt, wonach das Quarzrohr mit dem von der Gasflasche 78 gelieferten Gas durchspült wird. Ein typisches Gas ist Argon, jedoch sind auch andere schwefelfreie Atmosphären mit Erfolg benutzt worden, einschließlich Stickstoff und Luft. Kach dem Durchspülen wird der Gasstrom, also beispielsweise der Argonstrom, auf eine Menge von 30 l/h bei Standard*· temperatur und -druck reduziert. Dann wird der Ofen eingeschaltet. In der Praxis wurden Durchflußmengen von 3 bis 60 l/h mit Erfolg benutzt. Der Ofen wird auf die gewünschte Temperatur gebracht, beispielsweise auf 500°C, und bei dieser Temperatur während der gewünschten Zeit gehalten, beispielsweise während einer Minute. Es ist die Anwendung von Temperaturen zwischen 385 und 525 0 während Zeiten von 1 bis 60 Minuten mit Erfolg möglich. Die günstigsten Werte von Zeit und Temperatur hängen von der Dicke der Cadmiumsulfidschicht 34·* dem Substratmaterial und der Art des verwendeten Gases ab. Auch können die Eigenschaften der Anordnung bei gegebener Dicke der CdS-Schicht, gegebenem Substratmaterial und gegebenem Gas durch eine Änderung von Behandlungstemperatur und -zeit geändert werden. Nachdem die gewünschte Zeit abgelaufen ist, wird das Quarzrohr 72 aus dem Ofen 70 entfernt, so daß es in einer Zeit von etwa 20 Minuten auf 70°G abkühlen kann. Bei Erreichen dieser Temperatur wird die Frontplatte 26 · aus dem Quarzrohr 27 herausgenommen.

Obwohl dieses schnelle Abkühlen zu besseren Resultaten führt, können auch Anordnungen der gewünschten Charakteristil·

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dadurch erzielt werden, daß das Quarzrohr 72 im Ofen belassen und der Ofen abgeschaltet wird. Unter diesen Umständen erfolgt das Abkühlen der Frontplatte 26 etwa um den Faktor 10 langsamer als beim Herausnehmen des Quarzrohres aus dem Ofen.

Der letzte Schritt bei der Herstellung besteht im Anbringen der oberen Elektrode 36 an dem Endprodukt des vierten VerfahrensSchrittes, Bei der dargestellten Speicherbildröhre besteht die obere Elektrode 34 aus zwei Schichten, obwohl,wie bereits erwähnt, auch spezielle dreilagige oder einlagige Schichten verwendet werden könnten» Die als erstes aufzubringende Schicht 4-3 der zweischichtigen Elektrode 36 ist eine aus zwei Stoffen verschiedener Leitfähigkeit zusammengesetzte Schicht. Diese Schicht kann beispielsweise aus Metall und einem dielektrischen Material, aus Metall und einem Halbleitermaterial oder aus einem Halbleitermaterial und einem dielektrischen Material bestehen. Die zweite Schicht 44 nach Fig» 1 ist eine einfache metallische Außenschicht. Bei der dargestellten Speicherbildröhre ist zu dieser metallischen Außenschicht der negative Kontakt hergestellt.

Eine bevorzugte Form der zusammengesetzten Schicht 43 besteht aus einem durch gleichzeitiges Aufdampfen von Gold und Siliziummonoxid erzeugten Gemisch. Diese zusammengesetzte Schicht wird in einer Vakuumkammer 82 hergestellt, wie sie Fig. 4 veranschaulicht. In der Praxis wird das Gold unter Verwendung eines Elektronenstrahl Verdampfers 83 verdampft und es wird die Menge der Goldverdampfung mit Hilfe eines Aufdampfmeßgerätes 84 festgestellt und geregelt. In ähnlicher Weise wird das

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Siliziumiaonoxid von einer Drumheller-Quelle 85 verdampft und es wird die Menge dea verdampften Siliziuminonoxids mit Hilfe eines Aufdampfmeßgerätes 86 gemessen und geregelt. Obwohl die Verdampfung beider Stoffe gleichzeitig stattfindet, verhindert ein optischer Schirm 87,. daß eines der Aufdampfmeßgeräte den von der anderen Quelle erzeugten Dampfstrom erfaßt. Der optische Schirm 87 läßt jedoch zu, daß sich die Dampfströme im Bereich 88 der Vakuumkammer 82 vermischen. In diesem Bereich 88 findet die Abscheidung der zusammengesetzten Schicht statt. Die Frontplatte 26 wird in der Form, wie sie am Ende des Verfahrensschrittes 4 vorliegt, in einen rotierenden Substrathalter 90 eingesetzt, der durch einen Verschluß 92 abgeschirmt ist. Dann wird die Vakuumkammer 82 auf etwa 10 Torr evakuiert. Die individuellen Verdampfungsraten werden dann auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, der das Verhältnis der verdampften Stoffe in der abgeschiedenen Schicht bestimmt, worauf der Verschluß 92 geöffnet und die Schicht während einer festen Zeit mit den eingestellten Verdampfungsraten abgeschieden wird, um die gewünschte Dicke zu erreichen.

Typische Filme haben eine Dicke in der Größenordnung von

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25OO A und enthalten einige Prozent Gold. Es können jedoch auch Schichten anderer Dicke und Zusammensetzung verwendet werden. Über dieser zusammengesetzten Schicht 43 wird dann eine durchgehende leitende Außenschicht 44 abgeschieden und dadurch die Anordnung fertiggestellt.

Wie erwähnt, besteht eine bevorzugte Ausführungsform der zusammengesetzten Schicht aus gemeinsam aufgedampftem Gold und Siliziummonoxid. Es wurden jedoch auch andere Metall'3 als Gold mit Erfolg eingesetzt, wie beispielsweise Silber, Platin und Zinn. Auch kann Siliziummonoxid

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andere dielektrische Materialien ersetzt werden, beispielsweise durch Magnesiumoxid. Auch wurden in der zusammengesetzten Schicht die metallische Komponente mit gutem Erfolg durch ein Halbleitermaterial ersetzt, beispielsweise durch Germanium, Außer der gemeinsamen Aufdampfung wurden bei der Herstellung des zusammenge- » setzten Filmes auch noch drei andere Techniken mit gutem Erfolg angewendet. Eine Technik besteht darin, auf die Oberfläche der Cadmiumsulfidschicht 5^ eine monomolekulare Schicht von Metallteilchen abzuscheiden und dann darüber eine dielektrische Schicht, beispielsweise aus Siliziummonoxid, oder, eine Halbleiterschicht, beispielsweise aus Gadmiumtellurid, aufzubringen. Eine andere Technik besteht darin, auf die Oadmiumsulfidschicht eine sehr dünne, unterbrochene Metallschicht aufzudampfen, die von einer dielektrischen Deckschicht gefolgt wird. Alle diese Techniken verlangen das Aufbringen einer Außenschicht aus leitendem Metall.

Die vorstehend beschriebenen Kontaktierungstechniken haben das gemeinsame Merkmal, daß die an die Oadmiumsulfidschicht angrenzende Schichtoberfläche in allen !fällen aus Inseln oder Fleckchen eines Materials eines bestimmten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise von Metall, besteht, die von Bereichen aus einem Material eines anderen Leitfähigkeitstyps, beispielsweise einem dielektrischen Material, umgeben sind, Es ist dieses gemeinsame Merkmal, das in Verbindung mit der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Cadmiumsulfidschicht zu der verbessert aufrechterhaltbaren Leitfähigkeit führt * die bei den er-· findungsgemäßen Anordnungen angetroffen wird. ■

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Die verbesserten Speichereigenschaften der erfindungs— gemäßen Speicherbildröhre lassen die Diagramme nach den Pig. 5 und 6 erkennen· Fig. 5 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Röhre bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Polarität der angelegten Gleichspannung, nämlich bei gegenüber der oberen Elektrode 36 positiv vorgespannten unteren Elektrode 31. In dem Diagramm nach Fig. 5 ist der induzierte Strom 100 derjenige Strom, der durch die Speicherplatte bei einer festen Spannung fließt, wenn auf die Speicherplatte ein Elektronenstrahl auftrifft. Der aufrechterhaltene Strom 102 ist derjenige Strom, der durch die Speicherplatte bei einer festen Spannung zu dem 5 s nach dem Auslöschen des Elektronenstrahles liegenden Zeitpunkt fließt. Der Löschstrom 103 ist derjenige Strom, der durch die Speicherplatte 5 s nach dem Zeitpunkt fließt, an dem die angelegte Spannung auf Null reduziert oder negativ gemacht worden ist. Es wurde beobachtet, daß es genügt, die Spannung für eine kurze Zeitspanne von nur 10 ms auf 0 zu reduzieren, um den Löschstrom nach Kurve zu erhalten. Es sei bemerkt, daß sich die aus Fig. 5 ergebende Charakteristik durch eine bedeutend höhere Betriebsspannung und durch einen bedeutend höheren aufrechterhaltenen Strom als in bisher bekannten Anordnungen auszeichnet.

Das Diagramm nach Fig. 6 zeigt das Stromverhalten der erfindungsgemäßen Anordnung als Funktion der Zeit bei einer angelegten festen Spannung von 40 V. Zur Zeit t *= 0 ist der induzierte Strom 1OJ? angegeben, der durch einen einfallenden Elektronenstrahl ausgelöst wird. Nach dem Zeitpunkt t = 0 wird der Elektronenstrahl unterdrückt und es wird die Stärke des aufrechterhaltenen Stromes 106 bei weiterhin anliegender

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Spannung von AO V angegeben». Zur Zeit, t = 2.8 s wird-die ■"" •anliegende Spannung auf O reduziert,. so daß kein Strom ■■ '■ fließt· Zur Zeit.t-β 35 s .wird erneut eine Spannung von 40 7 angelegt. Der dadurch, "bedingte Löschstrom 107 ist bis zur Zeit t » 130'. s angegeben» Es ist ersichtlich, daß der Löschstrom 1Q7 während längerer Zeiten ein kleinerer Bruchteil des aufrechterhaltenen Stromes.106 bleibt alsbei bekannten Speicherbildröhren. . ■

Es ist weiterhin.zu bemerken, daß die· in den Fig* 5 und 6 wiedergegebene Charakteristik von der Einhaltung bestimmter Verfahrensparameter bei. der Herstellung der Speicherbildröhre abhängt. Durch Ändern dieser. Parameter-,: ..wie beispielsweise der Dicke der Cadmiumsiulfidschicht; J4, der Zeit- und Temperatur der thermischen Hacihbehandlung und der Art der oberen, Elektrode 36 können ei. Eigenschaften in einem .-■·- großen Bereich verändert wprden. Die möglichen Betriebswerte können etwa,in den .folgenden Bereichen liegen ::. An die Speicherplatte angelegte Gleichspannung: 1 bis.120 V induzierter Speicherplattenstrom, bezogen auf eine Blattenfläche von 0,3 cm²; 0,01 bis 225 mA . . · ' ■ aufrechterhaltener Speicherplattenstrom, bezogen, auf eine. Plattenfläche von 0,3 cm und gemessen 5 s nach Beendigung der Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl! 0,001 bis 200 mÄ Löschstrom,_v bezogen, auf eine Plattenfläche .-vpn 0^5. cm· undgemessen 3 s nach einer, kurz zeitigen Aufhebungdey.angeW · · legten. Bpannungi O_tOÖOö^ bis ,1 ioA·· .. . .::·,......,.'.:;

Wenn im.Betrieb dsr von der Elektronenkanone·,erzeugte^ ·^-'■·■ · Elektronenstr⁰!¹!.* 4^er S^⁰¹^ den, in .der Infprmatioii^.ent-- '■ ■ ' haltenden 8.ignalen. moduliert.. £i&$_:, die Speicherplatte^-' -. i- · anordnung 30 abtaatet, wird die Schicht 3**- nit der vom

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angelegten Feld aufrechterhaltenen Leitfähigkeit in einem von Punkt zu Punkt gemäß der Modulation des Elektronenstrahles wechselnden Ausmaß leitend.. Auf diese \ V/eise wird das an der Elektrolumineszenzschicht 32 anliegende' elektrische Feld in einer, von Punkt zu.Punkt wechselnden Weise erhöht, so daß ein sichtbares Bild entsteht, das der darzustellenden Information entspricht. Da die Leitfähigkeit der Schicht 34 auch dann.noch erhalten bleibt , wenn der Beschüß dieser Schicht, mit dem abtastenden Elektronenstrahl beendet ist, bleibt die Elektrolumineszenz-Phosphorschicht angeregt und bleibt mit einer mittleren-Helligkeit von 10 bis 40 Lux lumineszerend. Sae Löaehisn gespeicherter Bilder kann von dem Abklingen der Leitfähigkeit in der Cadmiumsulfidschicht, 34 abhängen. Die Abklingzeit kann von einigen Sekunden bis zu Minuten ' betragen. Es ist auch möglich, die Cadmiumsulfidschicht jederzeit in den ursprünglichen Zustand vor der Erregung oder dem Elektronenbeschuß zurückzubringen, indem das angelegte'Feld kurzzeitig umgekehrt wird. Die Xichtundurchlässige isolierende Schicht 33 hat den Zweck, eine optische Rückkopplung zwischen der Cadmiumsulfidschicht 34 und der Elektrolumineszenzschicht 32 zu verhindern. Die lichtundurchlässige Schicht 33 kann beispielsweise aus einem dünnen ITiIm aus Germanium oder einem Cermet aus Germanium und Siliziummonoxid bestehen und.die von der Elektrolumineszenzschicht 32 erzeugten Photonen effektiv' daran hindern, auf die Cadmiumsulfidsehicht 34 "rückgekoppelt" zu werden und dadurch deren Leitfähigkeit in unerwünschter Weise zu beeinflussen.

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Claims (7)

1. Patentansprüche ·

   Speicherbildröhre mit einem evakuierten Kolben, einem in dem Kolben angeordneten Bildschirm mit einer Phosphorschicht, deren Lumineszenz in Abhängigkeit von einem quer zur Phosphorschicht angelegten elektrischen Feld modulierbar ist, einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Schicht auf einer Seite der Phosphorschicht, einer lichtundurchlässigen, elektrisch isolierenden Schicht auf der anderen Seite der Phosphorschicht, einer auf der bildundurchlässigen Schicht angeordneten Speicherplatte zur Erzeugung des elektrischen Feldes im Zusammenwirken mit der lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Schicht und einer in dem Kolben angeordneten Elektronenkanone zur Erzeugung eines die Speicherplatte abtastenden Elektronenstrahls mit elementarem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte aus einer auf die lichtundurchlässige, elektrisch isolierende Schicht (33) aufgebrachten Schicht (3^) aus Cadmiumsulfid mit einer Stärke von etwa 2 bis 15/un und einer Elektrode (36) besteht, die von einer auf die Cadmiumsulfidschicht (34-) aufgebrachten, aus zwei Stoffen unterschiedlicher Leitfähigkeit zusammengesetzten Schicht (43) und einer die zusammengesetzte Schicht bedecken-: den leitenden Außenschicht (44-) gebildet wird.
2. 2. Speicherbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Schicht (43). aus einem Metall oder einem Halbleitermaterial und einem dielektrischen Material besteht.

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3. 3. Speicherbildröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Gold, Aluminium, Silber, Platin oder Zinn ist.
4. 4. Speicherbildröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial Germanium ist.
5. 5· Speicherbildröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material Siliziummonoxid oder Magnesiumoxid ist.
6. 6. Verfahren zur Herstellung einer Speicherbildröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Cadmiumsulfidschicht (34·) nach dem Aufbringen auf die lichtundufchlässige Schicht (33) in einer schwefelfreien Atmosphäre währe'nd einer Zeit von 1 min bis 1 h auf einer Temperatur zwischen 385 und 525°O erwärmt und unmittelbar danach in der herrschenden Atmosphäre abgekühlt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als schwefelfreie Atmosphäre Argon, Stickstoff oder Luft verwendet wird.

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