DE2216720B2

DE2216720B2 - Festkörperbildspeicher und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2216720B2
Application number: DE2216720A
Authority: DE
Inventors: William P. Santa Monica Bleha Jun.; Ronald F. Los Angeles Scholl
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FR2162807A5; DE2216720A1; GB1375262A; DE2216720C3; US3699374A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen durch Licht • n regbaren Festkörperbildspeicher, bestehend aus einem durchsichtigen Substrat, einer unteren Elektrode in Form einer eine Seite des Substrats bedeckenden, durchsichtigen, elektrisch leitenden Beschichtung, einer nuf die untere Elektrode aufgebrachten Elektrolumincszen/schicht, einer die Elektrolumineszenzschicht bedeckenden lichtundurchlpssigen Schicht mit einem hohen elektrischen Widerstand in parallel zur Überfläche des Substrats verlaufenden Richtungen, einer auf die lichUindurchlässi^e Schicht aufgebrachten Cadmiumsulfidschicht und oner die Cadmiumsulfidschicht bedeckenden, mehrschichtigen Elektrodenanordnung, die eine obere Elektrode in Form eines durchsichtigen, elektrisch leitenden Filmes umfaßt.

Ein solcher Festkörperbildspeicher ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1869 477 bekannt. Die bekannte Anordnung ist jedoch weniger zum Speichern als zum Verstärken von Bildern ausgebildet. Die mehrschichtige Elektrodenanordnung, die sich bei dem bekannten Festkörperbildspeicher zwischen der Cadmiumsulfidschicht und der oberen Elektrode befindet, besteht aus einer auf die Cadmiumsulfidschicht aufgebrachten, metallischen Netzelektrode, die einen besonderen Anschluß für eine Spannungsquelle hat, und einer zwischen der Netzelektrode und der oberen Elektrode angeordneten dielektrischen Schicht., die ausreichend dick ist, um die Netzelektrode und die äußere Elektrode gegeneinander zu isolieren, und die geringe dielektrische Verluste aufweist. Diese dielektrische Schicht kann beispielsweise aus Glas bestehen. Dieser bekannte Festkörperbildspeicher gehört zu denjenigen, die zwischen der Elektrolumineszenzschicht und der von der Cadmiumsulfidschicht gebildeten photoleitenden Schicht eine lichtundurchlässige Schicht aufweisen. Bei solchen Festkörperbildspeichern wird an Stelle einer Netzelektrode auch von Rillen in der photoleitenden Schicht Gebrauch gemacht. B Kazan und M. Knoll: »Electronic Image Storage«, Acedemic Press, New York 1968, S. 418 bis 420. Ein solcher Festkörperbildspeicher weist die folgenden Eigenschaften auf:

Bildspeicherzeit:

Abfall von der Maximalhelligkeit (etwa 20 lux; auf den Wert 1/e in etwa 3 see.

Kontrast:

Größer als 100:1.

Bildlöschzeit:

Weniger als I see.
Maximale Helligkeit des Speicherbildes:

20 lux.
Auflösung:

16 Linienpaare/cm.

Speisespannung:

300 V-, 420 Hz mit einer Vorspannung voi 420 V .

Weiterhin gibt es sogenannte Einschichttafeln, ti Kazan und M. Knoll: »Electronic Image Devices« Academic Press, New York, S. 412 bis 415, bei denei die gleiche Schicht die Funktionen der Elektrolumine szenz und der Photoleitung übernimmt. Ein solche bekannter Festkörperbildspeicher, der eine CdS- um ZnS-Pulver in einem Bindemittel enthaltende Schich aufweist, hat die folgenden Eigenschaften:

Bildspeicherzeit:

30 Minuten.
Kontrast:

Halbtöne sind speicherbar.

Bildlöschzeit:

Mehr ;ils I see.
Maximale Helligkeit des Speicherbildes:

2.5 lux.

Auflösung:

40 bis 80 Linienpaare/cm.

Speisespannung:
60 bis 120 V--.-:.

ζ ZIb /20

!Venn an manche CdS-Pulver enthaltende Photo-Sd* _r eine Gleich- oder Wechselspannung angelegt W^a die einen gewissen Schwellenwert überschreitet, IjJLjBgt eine Belichtung einen bleibenden Strom. Ein ^senken der angelegten Spannung unter diesen ^«cbwellenwert hat zur Folge, daß der Strom einen jieeren Wert annimmt. Die Kopplung e.ner solchen

Chicht mit einer ElektrolumineszenzsLhicht führt zu '"~'\sin FestköφerbildspeicheΓ mit den folgenden Eieen- ■^hrften (vgl- Kazan und Knoll, S. 304 bh 307"und

und 431):

Bitdspeicherzeit:

Mehr als 1 h. _1;

Kontrast:

Größer als 100:1, das Verhalten ist im wesentlichen bistabil, jedoch ist im beschränkten Umfang eine Halbtonwiedergabe möglich.

lildföschzeit:

100 ms.
Maximale Helligkeit des Speicherbildes:

10 lux.

Auflösung:

16 Linienpaare/cm (wegen hoher Rauschströme ist das Bild körnig).

Speisespannung:

Mehr als 300 V-, 60 Hz.

Bei einem weiteren bekannten Festkörperbildspeicher (vgl. B. Kazan und M. Knoil: »Electronic Image Storage«, Academic Press, New York 1968, S 430 bis 433) wird eine von der Elektrolumineszenzschicht ausgehende optische Rückkopplung dazu benutzt, den Photoleiter im leitenden Zustand zu halten. Festkörperbildspeicher, die speziell so ausgebildet sind, daß das Zerlaufen des Bildes auf einem Minimum gehalten wird, haben die folgenden Eigenschaften:

Bildspeicherzeit:
Unbestimmt.

Kontrast:

Größer als 100:1 (nur Schwarz-WeiiJ-Darstellung möglich).

Bildlöschzeit:

Weniger als I see.
Maximale Helligkeit des Speicherbildes:

5 lux.
Auflösung:

16 Linien/cm.

Speisespannung:

300 V~, 420 Hz, bei einer Vorspannung von 420 V = .

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Festkörperbildspeicher mit verbesserter Speicherfähigkeit und besserer Auflösung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurcn gelöst, daß zwischen der Cadmiumsulfidschicht und der oberen Elektrode eine aus zwei innig vermischten Materialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit, nämlich aus einem Metal! wie Gold, Aluminium, Silber, Platin, oder Zinn, oder einem Halbleitermaterial wie Germanium, und einem dielektrischen Werkstoit, wie Siliziummonoxid oder Magnesiumoxid, zusammengesetzte Schicht angeordnet ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Festkorperbiiaspeichers, die von einer durchsichtigen, eine Cadmiumsulfidschicht bedeckenden oberen Elektrode Gebraucn macht, ergeben sich aus ihren folgenden Eigenschatten.

Bildspeicherzeit:
30 see.

Kontrast:

100:1 mit 4 bis 5 Grautönen.

20 Bildlöschzeil:

10 ms.

Maximale Helligkeit des Speicherbildes: 20 bis 30 lux.

Auflösung·

50 bis 125 Linienpaare/cm.

Speisespannung:

40 bis 100 V = .

Aufbau:

Im Vakuum aufgebrachte dünne Schichten aus billigen Ausgangsstoffen.

Allgemeines:

Der Festkörperbildspeicher hat wegen der l.chtundurchlässigen Schicht eine schwarze: Vorder fläche die bei einer Betrachtung bei hellem Um gebungslicht den Kontrast verbessert.

Wie au, der vorstehenden Aufstellung ersichtlich uZ ei" bedeutender Vorteilte ^W*™*« 45 Festkörperbildspeichers gegenüber bekann en .peicher bildtafeln in dem hohen ^Auflosu^^^C™S_dsp_ei Auflösungsvermögen bekannter .. J^es*⁰£^rbJX-eher war durch die Teilchengröße in den Pulver schichten oder durch die zur Verbesserung der Bl 5c i bseTgenschaften in die Tafeln eingeschnittene,, R, len begrenzt Weitere Vorteile ergeben sich aus der ¹^¹OgSn HaLn-Reproduktion und te geringen Bildlöschzeit. Ein weiterer wichtiger Vorteil beim Be trieb des Festkörperbildspeichers >*£·"«"£ «Jwar 55 zen nur schwach reflektierenden Bildfläche, ύ "möglicht, ihn auch noch dann zu verwende, w η normalerweise das Bild gegenüber dem Umgebungs licht verblassen würde. r^minm-

ÄZffkfachich. vor dem AulbnnB= »der zu· •ammeneesclzten Schicht wahrem! einer Zeit >o

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einer Minute bis zu einer Stunde in einer schwefelfreien Atmosphäre auf 385 bis 525'C erwärmt und anschließend in dieser Atmosphäre abgekühlt wird. Die Wärmebehandlung kann zweckmäßig in einer aus Argon, Stickstoff oder Luft bestehenden Atmosphäre stattfinden.

Die Erfindung wiiü im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels üäher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Festkörperbildspeicher,

Fig. 2 eine schematiche Darstellung der Hochvakuumaufdampfanlage, die zum Abscheiden der Cadmiumsulfidschicht beim Herstellen des Festkörperbildspeichers nach Fig. 1 dient,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichl'.ng, die zur Wärmebehandlung der aufgebrachten '.admiumsulfidschicht dient, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, die zum gleichzeitigen Aufdampfen der die zusammengesetzte Schicht bildenden Materialien und zum anschließenden Aufdampfen der durchsichtigen oberen Elektrode des Festkörpcrbildspeichers nach Fig. 1 dient.

Der in Fig. 1 dargestellte, durch Licht anregbare Festkörperbildspeicher, der eine verbesserte Speicherplatte mit feldunterhaltcner Leitfähigkeit aufweist, umfaßt eine flache, hermetisch abgeschlossene Umhüllung 10 mit einer optisch durch-'chtigen, flachen, zylindrischen Abd^ckunp, 12. die ein ebenfalls optisch duichsiiriiliges Substrat 14 aufnimmt. Aul di<- Innenfläche des durchsichtigen Substrats i4 ist eine durchsichtige, elektrisch leitende, unter Elektrode 15 aufgebracht. Wenn für das durchsichtige Substrat 14 Glas verwendet wird, kann die untere Elektrode 15 aus Zinnoxid bestehen, das mit Antimon dotiert ist. Auf der unteren Elektrode 15 ist eine Schicht ?i, einem clektrolumineszenten Material abgeschieden, bei dem es sich um im Vakuum abgeschiedenes, mit Kupfer. Mangan oder Chlor dotiertes Zinksuifid handeln kann und Jem nach dem Abscheiden eine Wärmebehandlung zuteil geworden ist, um eine Lumineszenz bei niederer G leichspannung zu erzielen. Eine typische Wärmebehandlung besteht darin, daß die Elektrolumineszenzschicht 16 während einer Zeit von 5 bis 15 Minuten und bei einem Luftdruck von 10 ³ mm Hg einer Temperatur von 675 C ausgesetzt wird. Eine genauere Beschreibung von Elektrolumineszen7phosphors, die für den Festkörperbildspeicher geeignet sind, und deren Herstellung findet sich in einem Aufsatz von P. Goldberg und J. W. Nickerson in der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, Bd. 34 (1963), S. 1601.

Auf die Elektrolumineszenzschicht 16 wird eine Schicht 17 aus Germanium oder einer Mischung von Germanium und Siliziummonoxid mit einer solchen Dicke aufgebracht, daß sie für Licht undurchlässig ist und in zu dem durchsichtigen Substrat 14 parallelen Richtungen einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Danach wird im Vakuum eine Cadmiumsulfidschicht 18 aufgebracht nud in der noch zu beschreibenden Weise behandelt. Der letzte Schritt besteht in dem Aufbringen einer Deckelektrode 20, die zwei Schichten aufweist, auf die Cadmiumsulfidschicht 18. Eine erste Schicht der zweilagigen Deckelektrode 20 bildet eine aus zwei Stoffen zusammengesetzte, durchsichtige Elektrodenanordnung 21. Die beiden diese Elektrodenanordnung 21 bildenden Stoffe sind Materialien mit unterschiedlicher elektrischer 1 eilfähigkeit.

wie beispielsweise ein Metall und ein Dielektrikum, ein Metall und ein Halbleitermaterial oder ein Halbleitermaterial und ein Dielektrikum. Die Art des Aufbringens und der Zusammensetzung de. Elektrodenanordnung 21 wird später im einzelnen behandelt. Die zweite Schicht der zweilagigen Deckelektrode 20 wird als obere Elektrode 22 bezeichnet und besteht aus einem durchsichtigen, leitenden Film, bei dem es sich beispielsweise um eine dünne Goldschicht handeln kann.

ίο Fine Batterie 24, die eine Gleichspannung von 40 bis 100 V liefert, ist über einen Polwendeschalter 25 mit der oberen Elektrode 22 und der unteren Elektrode 15 verbunden. Es versteht sich, daß es sich bei dem Polwendeschalter 25 anstatt um einen mechanischen Schalter auch um einen elektronischen Schalter handeln kann. Das mit den beschriebenen Schichten versehene Substrat wird dann mit der Abdeckung 12 versehen, die mit dem Substrat hermetisch dicht verbunden wird.

Es hat sich herausgestellt, daß das elektrische Betriebsverhalten des Festkörperbildspeichers in kritischer Weise von einer thermischen Behandlung der Cadmiumsulfidschicht 18 und den Eigenschaften der Deckelektrode 20 abiiängt. Dieses Betriebsverhalten umfaßt die Fähigkeit der Cadmiumsulfidschicht 18, ihre Leitfähigkeit bei einer Anregimg mit einem Lichtstrahl zu erhöhen, diese Leitfahigkeitsänderungen zu speichern, aufeinanderfolgende Anregungen zu integrieren und in den Zustand geringer leitfähigkeit zuiück/ukehan, wenn das an die Cadmiumsulfidschicht 18 mittels der unteren und oberen Elektroden 15 und 20 und der Batterie 24 angelegte elektrische Feld kurzzeitig aufgehoben oder umgekehrt wird.
Die Herstellung des Festkörperbildspeichers kann in fünf grundlegende Schritte eingeteilt werden, nämlich

l.das Aufbringen der unteren Elektrode 15, der Flektrolumineszenzschicht 16 und der lichtundurchlässigen Schicht 17 auf das durchsichtige Substrat 14,

2. die thermische Behandlung der Elektrolumineszenzschicht 16 unmittelbar vor dem Aufbringen der lichtundurchlässigen Schicht 17,

3. das Aufdampfen der Cadmiumsulfidschicht 18 auf die iichtundurchlässige Schicht 17.

4. die thermische Behandlung der Cadmiumsulfidschicht 18 und

5. das Abscheiden der Deckelektrode 20 auf der im dritten Schritt hergestellten Cadmiumsulfidschicht 18.

Nach diesem Schema soll nun die Herstellung eines Festkörperbildspeichcrs beschrieben werden.

Der erste Schritt bei der Herstellung des Festkörperbildspeichers besteht in der Vorbereitung des durchsichtiger, Substrats 14 und dem Aufbringen der unleren Elektrode 15. Allgemein kann eine Vielzahl durchsichtiger, elektrisch leitender Materialien als untere Elektrode aufgebracht werden. Es ist jedoch erforderlich, daß die Innenfläche des Substrates 14 vor dem Aufbringen der Elektrode auf geeignete Weise gut gereinigt wird. Auf einem aus Glas bestehenden Substrat 14 wird eine SnO,:Sb-Eleklrodc bevorzugt, weil dieses Material in hohem Maße durchsichtig ist. Wenn nicht ein handelsübliches, bereits mit einer Elektrode versehenes Substrat benutzt wird, sondern im Laboratorium die untere Elektrode !5 frisch hergestellt wird, benötigt deren Oberfläche keine Reinigung oder sonslice Behandlung als Vorbereitung für das Aufbringen

der nachfolgenden Eleklrolumineszcnzschicht 16. bei der es sich vorzugsweise um eine Zinksulfidschicht handelt. Die F.lektrolumineszcnzschicht 16 und die dünne, lichtundurchlässige Schicht 17 werden auf die untere Elektrode 15 durch eine übliche Aufdampftechnik aufgebracht. Vor dem Aufbringen der lichtundurchlässigen Schicht 17 wird die Elektrolumineszenzschicht 16 in der oben angegebenen Weise wärmebehandelt, um die Schicht zu aktivieren.

Der dritte Schritt bei der Herstellung des Fcstkörpcrbildspeichers besteht im Aufbringen der Cadmiumsulfidschicht 18 im Vakuum. Die Abscheidung kann in der Glocke einer üblichen Hochvakuumaufdampfanlage bei einem Druck im Bereich von 10 ^T bis 10 ⁵ Torr erfolgen. Der Druck ist jedoch nicht kritisch. Ein Querschnitt einer Hochvakuumaufdampfanlage ist in Fig. 2 dargestellt. Das Vakuum befindet sich in einer durch eine Bodenplatte 50 abgeschlossenen Glasglocke 52. Das mit den Elektroden \ersehene und behandelte Substrat 14 wird in dem Zustand, wie es aus dem /weiten Behandlungsschritt hervorgeht, innerhalb der Glasglocke 52 von zwei aus rostfreiem Stahl bestehenden Substrathaltern 53 gehalten und von Quarzlampen 54 erwärmt. Ein erlernbarer Verschluß 55 schirmt das Substrat 14 ab, bis die Abscheidung auf dem Substrat beginnen soll. Die Dicke der auf dem Substrat abgeschiedenen Cadmiumsulfidschicht wird unmittelbar und fortlaufend mittels optischer Interferenz überwacht. Die Überwachung erfolgt mit Hilfe eines Lasers 56 und eines Detektors 57. die beule außerhalb der Glasglocke 52 angeordnet sind.

/um Aufdampfen der Cadmiumsulfidschicht wird Cadmiumsulfid]:ulver. das in Form eines gepreßten, zylindrischen Pellet 58 in einer für elektronische Zwecke geeigneten Qualität vorliegt, aus einem Tantalschiffchen 60 verdampft, das durch Erzeugung \on Siromwärmc beheizt wird. Zu diesem Zweck wird dem Tantakchiffchen 60 über Stromschienen 62 und Durchführungen (,4 Strom zugeführt. Das Schiffchen 60 ist so ausgebildet, daß das Pellet 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 Cadmiumsulfidschicht benötigt werden. Die Aufdampfgeschwindigkeit wird durch den dem Tantalschiffchcn zugeführten Strom geregelt. Der Snom wird so eingestellt, daß auf dem mit den Elektroden versehenen Substrat 14 während einer Stunde eine Schicht von 2,5 |xm Dicke abgeschieden wird. Diese Aufdampfgeschwindigkeit wird durch optische Interferenz überwacht. Typische Dicken der Cadmiumsulfidschicht betragen 5 bis 12.5 μηι. so daß Aufdampfzeiten von 2 und 5 Stunden benötigt werden. Brauchbare Resultate wurden mit Schichtdicken zwischen 2 und 15 μτη und Aufdampfgeschwindigkeiten von 0,5 bis 10,0 μΐη/h erzielt. Um das Erwärmen der verschiedenen in der Aiifdampfkammer angeordneten Elemente durch die von dem Tantalschiffchen 60 ausgehende Strahlung zu vermeiden, ist unterhalb des Tantalschiffchcns 60 eine wassergekühlte Platte 65 angeordnet, die sich bis über den Durchmesser einer zylindrischen, aus rostfreiem Stahl bestehenden Abscheidekammer 66 erstreckt, die das Tantalschiffchen umgibt. Die Wasserkühlung wird verwendet, um die Wandtemperatur der Abscheidekammer 66, die von einem Thermoelement 67 gemessen wird, unter 60 C zu halten. Diese im Vergleich zu der Temperatur des Substrats 14. die von einem Thermoelement 68 gemessen wird und 130'C beträgt, niedrige Temperatur wird benötigt, um die gewünschten Eigenschaften der Cadmiumsulfidschicht zu erhalten. Es versteht sich jedoch, daß es nur von Bedeutung ist, die Abscheidekammer 66 und die Bodenplalte 50 auf einer niederen Temperatur zu halten als das Substrat 14, wogegen die Methoden, mit denen dieses Resultat erzielt wird, frei wahlbar sind. Außerdem können auch die angegebenen Temperaturen verändert werden, um

ίο die Leitfähigkeits- und Strom-Spannungs-Eigenschaftcn des Cadmiumsulfidfilmes zu variieren. Es wurden Substrattempcraturen zwischen 100 und 200 C sowie Wandtemperaturen der Abscheidekammer zwischen 40 und 90 C benutzt, um Cadmiumsulfidschichten mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen.

Der vierte Schritt bei der Herstellung ist die thermische Behandlung der nach dem dritten Schritt vorliegenden Anordnung. Fig. 3 zeigt die zur Durchführung dieses \ierten Schrittes verwendete Vorrichtung. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist ein regelbarer Ofen 70 ein Quarzrohr 72 mit geeignetem Durchmesser auf. Ein Gaseinlaßrohr 74 dient zum Einführen von Gas, das vorgewärmt wird, während es den Kern des Ofens durchströmt. Das Gas kann durch ein kurzes

^J5 Auslaßrohr 75 wieder austreten. Die nahe der Mitte des Quarzrohrcs 72 und damit auch nahe der Mitte der heißen Zone des Ofens herrschende Temperatur wird /um Zwecke der Überwachung und Regelung von einem Thermoelement 76 gemessen, das mit einem Quarzrohr 77 verkleidet ist. Das bereits mehrfach beschichtete Substrat 14 mit seiner frei liegenden Cadmiumsulfidschicht wird nahe dem Zentrum der heißen Zone in dem Quarzrohr 72 angeordnet. Der \on einer Gasflasche 78 gelieferte Gasstrom wird mit Hilfe eines Druckreglers 79 und eines Durchflußmessers 80 geregelt

Es versteht sich, daß auch andere Vorrichtungen zur Durchführung des vierten Verfahrensschrittes angewendet werden können. Bei Verwendung der in I ig. 3 dargestellten und soeben beschriebenen Vorrichtung wird zunächst das Substrat 14 in das Quarzrohr 72 eingebracht und dann das Quarzrohr mit dem von der Gasflasche 78 gelieferten Gas durchspült. Gewöhnlich wird als Gas Argon benutzt, jedoch wurden auch andere schwcfelfreien Atmosphären mit Erfolg eingesetzt, einschließlich Stickstoff und Luft. Nach dem Durchspülen des Quarzrohres. 72 wird die Zuflußmenge des Argons auf einen typischen Wert von etwt 280 l/h (bei Normaltemperatur und -druck) reudziert Dann wird der Ofen eingeschaltet. Es sind Durchfluß mengen von etwa 3 bis 600 l/h mit Erfolg benutz worden. Anschließend wird der Ofen auf die gewünsch te Temperatur gebracht, ein typischer Wert ist 500 C und während der gewünschten Zeit, vorzugsweise ein Minute, auf dieser Temperatur gehalten. Es habu Temperaturen zwischen 385 und 525 C sowie Behänd lungszeiten von 1 Minute bis 60 Minuten mit Erfol Anwendung gefunden. Die im Einzelfall anzuwendend Zeit und Temperatur hängt von der Dicke der Caii miumsulfidschicht 18, dem Substratmaterial und de Art des verwendeten Gases ab. Außerdem können di Eigenschaften des Fcstkörperbildspeichcrs bei gcge bener Dicke der Cadmiumsulfidschicht, gegebener Substratmatcrial und gegebenem Gas durch Ander ⁶S der Bchandlungstempcratur und -zeit beeinflußt wei den. Nachdem die gewünschte Zeit verstrichen is wird das Quarzrohr 72 aus dem Ofen 70 herausgc nommcn und innerhalb von 20 Minuten auf 70 C ar

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aufgedampftem Gold und Siliziiimmonoxid bevorzugt. Es wurde jedoch auch das Ciold mit Erfolg durch andere Metalle ersetzt, wie beispielsweise Aluminium, Silber, Platin und Zinn. Es können auch andere di-

fläche in allen Fällen aus Inseln oder Hecken aus einem Material des einen Leitfähigkeittvps, z. B- aus Metall, bestellt, die von Bereichen aus einem Material

gemeinsame, einzigartige Merkmal, das in Kombination mit der in der beanspruchten Weise hergestellten Cadmiumsulfidxchicht 18 zu den Effekten der vergekühlt. Bei dieser Temperatur wird das Substrat 14
dem Quarzrohr 72 entnommen.

Obwohl dieses schnelle Abkühlen zu besseren Resultaten führt, können Festkörperbildspeicher mit bcfrie- _.

digenden Eigenschaften auch erzielt werden, wenn das 5 elektrische Materialien an Stelle des Siliziummonoxiu Quarzrohr 72 im Ofen 70 belassen und lediglich der verwendet werden, wie beispielsweise Magnesium-Ofen abgeschaltet wird. Unter diesen Umständen kühlt oxid. In der zusammengesetzten Schicht konnte auch das Substrat 14 mit einer Geschwindigkeit ab, die der metallische Bestandteil mit gutem Erfolg durch schätzungsweise um den Faktor 10 geringer ist als Halbleiter ersetzt werden, wie beispielsweise Germawenn das Quarzrohr 72 aus dem Ofen 70 herausge- io nium. Außer der beschriebenen Aiifdampftechnik zur nommen wird. Herstellung der zusammengesetzten Schicht wurden Der letzte Schritt bei der Herstellung des Festkörper- noch weitere Techniken mit gutem Erfolg benutzt. Eine bildspeichers besteht im Aufbringen der Deckelektrode dieser Techniken besteht darin, eine Monoschicht aus 20 auf das Ausgangsprodukt des vierten Verfahrens- Metallteilchen auf die Oberfläche der Cadmiumsulfidschrittes. Wie bereits beschrieben, besteht diese Deck- 15 schicht 28 und dann einen Überzug aus einem dielekelektrode aus zwei Schichten, nämlich einer Elektroden- trischen Material, wie beispielsweise Siliziummonoxid, anordnung 21 und einer oberen Elektrode 22. Die zu- aufzubringen. Fine andere Technik besteht darin, zuerst aufgebrachte Schicht der zweilagigen Deckelek- erst eine sehr dünne, unterbrochene Metallschicht auf trode 20 ist eine aus zwei Materialien unterschiedlicher die Cadmiumsulfidschicht aufzudampfen, die von einer Leitfähigkeit zusammengesetzte Schicht, während die 20 Deckschicht aus einem dielektrischen Material t'folgt zweite Schicht, also die obere Elektrode 22, von einem wird. Jede dieser Techniken erfordert eine ot/te einfachen Metallfilm gebildet wird, der dazu dient, an Deckschicht aus einem durchsichtigen, leitenden Meden Festkörperbildspeicher eine negative Spannung tall.

anzulegen. Die beschriebenen Kontaktierungstechniken haben Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Flek- 25 das gemeinsame Merkmal, daß die unmittelbar an die trodenanordnung 21 handelt es sich um eine /usam- Cadmiumsulfidschicht 18 angrenzende Schichtobermengesetzte Schicht aus gemeinsam auf gedämpftem
Gold und Siliziummonoxid. Diese Schicht wird in
einer Vakuumkammer 82 aufgebracht, wie sie in
Fig. 4 veranschaulicht ist. In der Praxis wird das Gold 30 mit einem abweichenden Leitfähigkeitstvp umgeben unter Verwendung eines Flektronenstrahlverdampfers ist. beispielsweise einem Dielektrikum, is ist dieses 83 verdampft, und es wird die Geschwindigkeit der
Goldverdampfui g mit Hilfe eines Verdampfungsmonitors 84 gemessen und geregelt. In ähnlicher Weise wird
das Siliziummonoxid von einer Drumheller-Quelle 85 35 besserten feld unterhaltenen Leitfähigkeit führt, verdampft, und es wird die Geschwindigkeit der SiIi- Der Festkörperbildspeicher wird betrieben, indem ziummonoxid-Vcrdampfung mit Hilfe eines Verdamp- eine Gleichspannung von 40 bis 100 V so angelegt fungsmonitors 86 gemessen und geregelt. Ein Schild 87 wird, daß die untere Elektrode 15 positiv und die obere verhindert, daß jeder der beiden Vcrdampfungsmoni- Elektrode 22 negativ ist. Die richtige Polarität der toren auf den von der anderen Verdampfungsquelle 4<> angelegten Spannung bestimmt der Polwendeschalter aufsteigenden Dampf anspricht. Dieses Schild 8^ läßt 25. Wenn kein Licht auf die obere Elektrode 22 einfällt, jedoch zu. daß sich die Dampfströme in dem Bereich fließt durch die Speicherbildtafel ein kleiner Dunkel-88 der Vakuumkammer 82 mischen. In diesem Bereich oder Löschstrom. Die angelegte Spannung fällt zum 88 findet die Abscheidung der zusammengesetzten größten Teil an der Cadmiumsulfidschicht 18 ab. Der Schicht statt. Das Substrat 14 wird in der nach Durch- 45 dabei fließende Strom ist unzureichend, um in der führung des vierten Schrittes vorliegenden Form in Elcktrolumineszenzschicht 16 eine Elektrolumineszenz einen rotierenden Substrathalter 90 eingesetzt, der von anzuregen. Wenn kurzzeitig Licht auf eine bestimmte einem Verschluß 92 abgeschirmt ist. Dann wird die Stelle der oberen durchsichtigen Elektrode 22 einfällt. Vakuumkammer 82 auf etwa 10 ^β Torr evakuiert. wird der spezifische Widerstand der Cadmiumsulfid-Dann wird die Verdampfungsgeschwindigkeit der bei- so schicht 18 an dieser Stelle reduziert, so daß ein stärkeden Quellen auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, rer Strom fließen kann und die Spannung nunmehr im der das Verhältnis der verdampften Materialien in der wesentlichen an der Elektrolumineszenzschicht 16 ababgeschiedenen Schicht bestimmt, und es wird der fällt. Hierdurch wird an der angeregten Stelle der Verschluß 92 geöffnet, damit die Schicht während einer Elektrolumineszenzschicht 16 eine Elektrolumineszen2 bestimmten Zeit mit den eingestellten Verdampfungs- 55 ausgelöst, die ein gespeichertes Bild des eingestrahlten raten abgeschieden und eine Schicht der gewünschten Bildes darstellt. Es wird gelöscht, indem die angelegte Dicke erhalten wird. Typische Schichten haben eine Spannung beispielsweise mit Hilfe des Pol wendeschal· Dicke in der Größenordnung von 0,25 μΐη und ent- ters 25 kurzzeitig aufgehoben oder umgepolt wird. Ii halten einige Prozent Gold. Über dieser von einer der Praxis würde der Schalter 25 normalerweise clek zusammengesetzten Schicht gebildeten Elektrodenan- ^6o tronisch betrienen.

Ordnung 21 wird dann eine durchgehende, leitende und Die Bildlöschzeit von nur 10 ms ermöglicht es, der

durchsichtige Elektrode 22 aufgebracht, um die An- Festkörperbildspeicher mit den beim Fernsehen üb

Ordnung zu vervollständigen. Ein negativer Kontakt liehen Bildgeschwindigkeiten zu betreiben, wahrem

wird zu der Spcicherbildtafel über die die obere Elek- jedes einzelne Bild für eine Zeit von bis zu 30 s ge

trode 22 der Deckelektrode 20 bildende Metallschicht ⁶S speichert und dargestellt werden kann. Der Festkörper

hergestellt. bildspeicher könnte auch dazu benutzt werden, seh

Für die zusammengesetzte Schicht der Elektroden- lichtschwache Bilder zu integrieren und darzustellen

anordnung 21 wird eine Mischung von gleichzeitig Wie oben erwähnt, erlaubt die schwarze Vorderfläch

des Festkörperbildspeichers deren Iktricb auch bei einer gewissen Umgebungshelligkcit. Die Herstellung ist einfach und erfordert nur die Herstellung von Schichten im Vakuum und thermische Ikhandlungen. Weiterhin sind die zur Herstellung benötigten Aus-

gangsstoffe nicht kostspielig. F.ndlich ist der Fest körperbildspeicher unempfindlich und kompakt, kan in verschiedenen Formen und Größen hergestellt vvei den und erfordert nur eine Iktriebsspannung vo weniger als 100 V.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

'"' * Patentansprüche:

1. Durch Licht anregbarer Festkörperbildspeicher, bestehend aus einem durchsichtigen Substrat, einer unteren Elektrode in Form einer eine Seite des Substrats bedeckenden, durchsichtigen, elektrisch leitenden Beschichtung, einer auf die untere Elektrode aufgebrachten Elektrolumineszenzschicht, einer die Elektrolumineszenzschicht be- ίο deckenden lichtundurchlässigen Schicht mit einem hohen elektrischen Widerstand in parallel zur Oberfläche des Substrats verlaufenden Richtungen, einer auf die lichtundurchlässige Schicht aufgebrachten Cadmiumsulfidschicht und einer die Cadmiumsulfidschicht bedeckenden, mehrschichtigen Elektrodenanordnung, die eine obere Elektrode in Form eines durchsichtigen, elektrisch leitenden Filmes umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Cadmiumsulfidschicht (18) und der oberen Elektrode (22) eine aus zwei innig vermischten Materialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit, nämlich aus einem Metall wie Gold, Aluminium, Silber, Platin oder Zinn oder einem Halbleitermaterial wie Germanium und einem dielektrischen Werkstoff svie Siliziummonoxid oder Magnesiumoxid, zusammengesetzte Schicht (21) angeordnet ist.

2. Festkörperbildspeicher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Cadmiumsulfidschicht (18) eine Dicke von 2 bis 15 μηι aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Festkörperbildspeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Cadmiumsulfidschicht ve. dem Aufbringen der zusammengesetzten Schicht während einer Zeit von einer Minute bis zu einer Stunde in einer schwefelfreien Atmosphäre auf 385 bis 525' C erwärmt und anschließend in dieser Atmosphäre abgekühlt wird

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einer aus Argon. Stickstoff oder ' uft bestehenden Atmosphäre stattfindet.