DE2316669B2

DE2316669B2 -

Info

Publication number: DE2316669B2
Application number: DE2316669A
Authority: DE
Inventors: Naohiro Machida Goto; Tadaaki Koganei Hirai; Kiyohisa Hachioji Inao; Eiichi Kodaira Maruyama
Original assignee: Hitachi Ltd; Nippon Hoso Kyokai NHK
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1979-03-15
Also published as: JPS5240809B2; GB1383159A; FR2179253B1; NL157746B; NL7304822A; US3800194A; FR2179253A1; DE2316669C3; JPS48102919A; DE2316669A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine photoleiter.de Speicherplatte für Bildaufnahmeröhren, insbesondere für Vidikonröhren, mit im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine Speicherplatte dieser Art ist in der DE-OS 14 768 beschrieben, und eine ähnliche Anordnung ist auch aus der DE-OS 29 19 685 bekannt Bei den bekannten Einrichtungen folgen von außen nach innen gesehen ein lichtdurchlässiges Substrat als Träger, eine lichtdurchlässige und elektrisch leitende Schicht als lichtdurchlässige Elektrode und eine photoleitende Schicht aufeinander. Dabei ist die photoleitende Schicht eine Kombinationsschicht, die aus mehreren Lagen von Materialien mit unterschiedlicher Photoleitfähigkeit besteht, die alternierend aufeinanderfolgen. Die einzelnen Lagen dieser Kombinationsschicht sind so bemessen, daß sich insgesamt eine spektrale Empfindlichkeit für die photoleitende Speicherplatte ergibt die sich als die Summe aus den spektralen Empfindlichkeiten der beteiligten photoleitenden Materialien darstellt Die Auswahl der verschiedenen Materialien für den Aufbau der photoleitenden Schicht in den Speicherplatten wird in der Hauptsache anhand der diesen Materialien spezifischen Eigenschaften getroffen, und diese bestimmen schließlich auch die insgesamt zu erhaltende spektrale Empfindlichkeit der Speicherplatte.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine photoleitende Speicherplatte der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine weitgehend von spezifischen Materialeigenschaften unbeeinflußte und zuverlässige Einstellung einer ganz bestimmten spektralen Empfindlichkeit der Bildaufnahmeröhre ohne ungünstige Rückwirkungen auf deren Verhalten hinsichtlich Dunkelstrom und Nachleuchten möglich wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine photoleitende Speichenplatte, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist

Die Erfindung geht auf die Erkenntnis der Anmelderin zurück, daß die alternierende Abscheidung einer Mehrzahl von dünnen Schichten aus verschiedenen Stoffen übereinander die Gewinnung einer photoleitenden Schicht mit einem Photoleitungsverhalten ermöglicht das dem ein 33 Materials sehr ähnlich ist das sich durch die gleichförmige Vermischung dieser Stoffe ergibt Im allgemeinen ergibt sich bei Übereinanderan-Ordnung einer Mehrzahl von dünnen Schichten mit unterschiedlichem Photoleitungsverhalten ein resultierendes Photoleitungsverhalten, das der Summe aus den Photoleitungseigenschaften der verschiedenen beteiligten Stoffe entspricht. Wenn jedoch die Dicke der einzelnen dünnen Schichten hinreichend klein ist und die Schichtstruktur aus einer Vielzahl avtemierend übereinander abgeschiedenen solchen dünnen Schichten besteht, dann ergibt sich ein resultierendes Photoleitungsverhalten, das hinsichtlich dem der die verschiedenen dünnen Schichten bildenden Komponenten eine Zwischenstufe darstellt

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der einige bevorzugte Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäß ausgebildete photoleitende Speicherplatten veranschaulicht sind; dabei zeigt in der Zeichnung:

F i g. 1 einen schematisch gehaltenen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Speicherplatte,

Fig.2 ein Diagramm zur Verarischaulichung der spektralen Empfindlichkeit einer üblichen Speicherplatte mit einer photoleitenden Doppelschicht aus Selen Se und Arsenselenid AsjSe*

Fig.3 ein entsprechendes Diagramm zur Veranschaulichung der spektralen Empfindlichkeit einer erfindungsgemäß ausgebildeten. Speicherplatte mit einer aus Selen Se und Arsenselenid As₂Se₃ bestehenden photoleitenden Schicht und

F i g. 4 bis 6 F i g. 1 entsprechende Schnitte durch drei weitere Ausfflhrungsbeispiele einer Speicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre.

Die in F i g. 1 dargestellte Speicherplatte weist ein aus Glas bestehendes Substrat 1, eine lichtdurchlässige Elektrode 2 und eine photoleitende Schicht 3 auf. Die photoleitende Schicht 3 ist etwa 3000 nm stark und wird in der Weise hergestellt, daß eine Mehrzahl von Schichten aus Selen mit jeweils 2 nm und aus Arsenselenid As₂Se₃ von jeweils etwa 0,7 nm Stärke in einem Vakuum von 6,7 χ 10~⁶ mbar alternierend aufeinander abgeschieden werden. Zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 2 und der photoleitenden Schicht 3 wird ein gleichrichtender Übergang ausgebildet.

Würde die photoleitende Schicht 3 aus vergleichsweise dicken Schichten aus Selen und Arsenselenid von beispielsweise jeweils 500 nm Stärke hergestellt, so treten zwei Maxima für die spektrale EmDfindlichkeit auf, die der Schicht aus Selen bzw. der Schicht aus Arsenselenid entsprächen, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist Die erfindungsgemäß ausgebildete photoleitende Schicht 3 dagegen, die eine Mehrzahl von alternierend aufeinanderfolgenden und relativ dünnen Schichten aus

Tabeiie i

Selen und Arsenselenid von beispielsweise jeweils etwa 5 nm Stärke enthält, zeigt ein Maximum für die spektrale Empfindlichkeit, das zwischen den beidftn hypothetischen Maxima liegt, die im anderen FaIi getrennt für die beiden die Schichten bildenden Verbindungen auftreten. Dieser letzte Fall ist so zu betrachten, als ob die photoleitende Schicht 3 ähnliche Eigenschaften aufwiese, als ob Selen und Arsenselenid gleichförmig miteinander vermischt wären. Eine solche Ähnlichkeit im Empfindlichkeitsverhalten für die photoleitende Schicht wird nur dann erzielt, wenn die Dicke der einzelnen Schichten aus Selen und Arsenselenid etwa 10 nm oder weniger beträgt.

Ein struktureller Aufbau der photoleitenden Schicht entsprechend diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verleiht dieser photoleitenden Schicht außerdem ein verbessertes Verhalten hinsichtlich Dunkelstrom, Nachleuchten und Empfindlichkeit für langwelliges Licht, wie dies in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt ist, ohne daß das Gleichrichtungsverhalten ungünstig beeinflußt wird.

Schichtaufbau	Dunk^lstrom	Maximum in der	Nacheilung	Nach
	bei 50 V Platten	spektralen	nach	leuchten
	spannung	Empfindlichkeit	3 Bildern
		bei einer Wellen
		länge von
Nur aus Selen	InA	400 Γημ	6%	lang
Nur aus As₂Se₃	2OnA	580 Γημ	50%	sehr lang
Erfindungsgemäß	1 nA	520 ma	6%	kurz

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden für die verschiedenen Schichten, die gemeinsam die photoleitende Schicht 3 aufbauen, zwar nur zwei verschiedene Materialien verwendet, es können aber auch mehr als drei verschiedene Materialien übereinander abgeschieden werden, um eine photoleitende Schicht in erfindungsgemäßer Ausführung herzustellen, wobei dann entsprechend viele Verdampfungsquellen einzusetzen sind. Ebenso ist es möglich, jedes gewünschte Mischungsverhältnis zu erzeugen, indem die Dicke der einzelnen Schichten entsprechend variiert wird.

Zur Einstellung einer bestimmten spektralen Empfindlichkeit der photoleitenden Schicht ist es nicht erforderlich, die oben beschriebene vielschichtige Bauweise über die gesamte Dicke der photoleitenden Schicht hinwegzuerstrecken. Die meiste Energie des in die photoleitende Schicht eintretenden Lichtes wird innerhalb eines Abschnitts davon absorbiert, der sich nur einige 100 nm von der Eintrittsfläche in die Tiefe erstreckt. Daher läßt sich eine ausreichende Steuerwirkung für die spektrale Empfindlichkeit der gesamten photoleitenden Schicht bereits durch einen Schichtenaufbau in der oben beschriebenen Weise für einen an die Eintrittsfläche anschließenden Abschnitt mit einer Dicke von 100 nm oder mehr erreichen.

Wenn eine photoleitende Schicht mit dem oben beschriebenen Aufbau als Speicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre verwendet werden soll, so müssen außer ihrer spektralen Empfindlichkeit auch ihr Verhalten hinsichtlich Dunkelstrom, Nachleuchten und Nacheilung auf tür die jeweilige Bildaufnahmeröhre zufriedenstellenden Warten gehalten werden. Da die Eigenschaften einer Speicherplatte mit Gleichrichterkontakt in hohem Maße von der Gestalt der gleichrichtenden Grenzschicht abhängen, muß der Abschnitt der mehrschichtigen photoleitenden Schicht für die Einstellung der spektralen Empfindlichkeit so gewählt werden, daß er die anderen Eigenschaften der photoleitenden Schicht nicht ungünstig beeinflußt. Zur Erzielung einer maximalen Ausnutzung des einfallenden

4» Lichtes empfiehlt es sich, den mehrschichtigen Abschnitt der photoleitenden Schicht so nahe an die Eintrittsfläche zu legen wie möglich, soweit dadurch die Wirkung der gleichrichtenden Grenzschicht nicht vermindert wird.

>o Eine als Speicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre verwendete photoleitende Schicht weist im allgemeinp.i eine Dicke von 2C00 bis 20 000nm auf, und es ist möglich, durch Ausbildung des für die Steuerung der spektralen Empfindlichkeit der photoleitenden Schicht vorgesehenen Abschnitts mit einer Dicke von 100 nm die Funktion dieses Abschnitts allein auf die Einstellung der spektralen Empfindlichkeit zu beschränken, ohne daß sich ein wesentlicher Effekt für das Verhalten der photoleitenden Schicht hinsichtlich Nacheilung, Nachleuchten und Dur/kelstrom ergibt.

Das in Fig.4 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel weist ein aus Glas bestehendes Substrat 4, eine lichtdurchlässige Elektrode S und eine phctoieitende Schicht 6 auf, die bei einer Gesamtdicke von etwa 2000 nm aus einer Vielzahl von übereinander abgeschiedenen Schichten au^r Selen von jeweils etwa 0,5 nm Dicke und aus Cadmiumselenid CdSe mit jeweils etwa 2 nm Dicke besteht. Auf die freie Seite der photoleiten-

den Schicht 6 ist weiterhin eine Schicht 7 aus Cadmiumtellurid CdTe mit einer Stärke von etwa 100 nm aufgebracht. Bei diesem Alisführungsbeispiel besteht ein gleichrichtender Übergang zwischen der photoleitenden Schicht 6 und der Schicht 7 aus Cadmiumtellurid. Die Ausbildung der photoleitenden Schicht 6 als Mehrfachschicht mit alternierend aufeinan-

Tabellc 2

derfolgendcn Selen- und Cadmiumselenidschichten ermöglicht es. eine Speicherplatte zu erhalten, die sowohl hinsichtlich des gleichrichtenden Überganges als auch hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit für langwelliges Licht befriedigt, wie sich aus der nachstehenden Tabelle 2 ersehen läßt.

Schichtaufbau	Dunkelstrom	Maximum in der	Nacheilung	Nach
	bei 50 V Platten-	spektralen	nach	leuchten
	spannun»	F.mplindlichkcit	.1 Bildern
		hei einer Wellen
		länge von
Nur aus Selen	1 nA	400 ηιμ	6%	lang
Nur aus CdSe	35 η Λ	650 mn	30%	lang
Erfindungsgemäß	2ηΛ	600 ma	15%	kur/

Bei diesem Ausführungsbeispiel können anstelle von Cadmiumtellurid CdTe auch Zinksulfid ZnS, Cadmiumsulfid CdS, Zinkselenid ZnSe, Cadmiumselenid CdSe oder eine Mischung aus diesen Verbindungen verwendet werden, die die gleichen Eigenschaften zeigen wie das Cadmiumtellurid.

Bei dem in Fig. 5 veranschaulichten driiten Ausführungsbeispiel enthält die Speicherplatte ein Substrat 8 aus Glas, eine lichtdurchlässige Elektrode 9 und eine Schicht 10 aus Manganfluorid MnF2 von 20 nm Stärke. Diese Schicht 10 liegt zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 9 und einer Schicht 11 aus Selen und ermöglicht dank ihres Isolationsvermögens eine Erhöhung der Durchbruchsspannung in Rückwärtsrichtung für den gleichrichtenden Übergang zwischen der Elektrode 9 und der Selenschicht 11. Dieses Ziel einer Steigerung der Durchbruchsspannung in Rückwärtsrichtung für den gleichrichtenden Übergang läßt sich auch durch Einfügung einer Isolierschicht aus Bleifluorid PbF2, Kalziumfluorid CaF2, Magnesiumfluorid MgFj, Aluminiumoxyd AI2O3, Siliziumoxyd SiO, Zinksulfid ZnS, Arsensulfid AS2S3 oder einem ähnlichen Isoliermaterial anstelle von Manganfluorid erreichen. Die Stärke dieser Isolierschicht 10 kann im übrigen in einem Bereich zwischen 1 und 100 nm liegen.

Die Selenschicht 11, die etwa 3000 nm stark ist, weist einen zentralen Abschnitt 12 von etwa 100 nm Dicke auf, der eine Vielzahl von Schichten aus Selen mit jeweils etwa 9 nm Stärke und aus Tellur mit jeweils etwa

1.2 nm Stärke enthält, die alternierend aufeinanderfolgen. Auf der freien Seite der Selenschicht M ist eine Schicht 13 aus Antimonsulfid Sb2Sj mit einer Stärke von

2Ί etwa 1000 nm aufgebracht, um das Aufkommen der Elektronen der abtastenden Elektronenstrahlen zu verbessern. Diese Schicht 13 aus Antimonsulfid kann durch Aufdampfen in einem Vakuum von etwa

1.3 x 10~⁵mbar abgeschieden werden; zu noch bessein ren Ergebnissen für das effektive Aufkommer, der Elektroncnstrahlen führt aber die Abscheidung einer porösen Schicht aus Antimonsulfid SbjSj durch Aufdampfen in einer ^rgonatmosphäre mit etwa 6,7 χ 10 ² mbar. Da jedoch eine über ihre ganze Stärke

ij hinweg poröse Schicht aus Antimor.sulfid einen zu hohen Widerstand zeigen würde, der zu verschlechterten Eigenschaften führen würde, empfiehlt es :ich, eine poröse Schicht aus Antimonsulfid Sb2S3 oder Arsenselenid As2Sej auf eine Teste Schicht aus durch Vakuumaufdampfung niedergeschlagenem Antimonsulfid SbjSj aufzubringen und so eine integrierte Antimonsulfidschicht zu erzeugen. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der zentrale Abschnitt 12 der Mehrfachschicht eine solche Ausbildung auf, daß sich eine entsprechend

4) den Daten in der nachstehenden Tabelle 3 verbesserte Empfindlichkeit für rotes Licht ergibt, ohne daß ungünstige Rückwirkungen auf den zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 9, der Isolierschicht 10 und der Selenschicht 11 ausgebildeten gleichrichtenden Übergang auftreten.

Tabelle 3	Dunkelstrom	Maximum in der	Nacheilung	Nach
Schichtaufbau	bei 50 V Platten	spektralen	nach	leuchten
	spannung	Empfindlichkeit	3 Bildern
		bei einer Wellen
		länge von
	1 nA	400 πιμ	6%	lang
Nur aus Selen	groß
Nur aus Tellur	InA	600 ma	7%	kurz
Erfindungsgemäß

Bei dem in F i g. 6 dargestellten vierten Ausfuhrungs- 65 photoleitende Schicht 17 von etwa 3000 nm Dicke auf, beispiel weist die Speicherplatte ein Substrat 14 aus die eine Vielzahl von Selenschichten mit jeweils etwa Glas, eine lichtdurchlässige Elektrode 15. eine Schicht 16 4 nm Stärke und Arsenschichten mit jeweils etwa 0,5 nm aus Zinkselenid ZnSe von etwa 50 nm Stärke und eine Stärke enthält die alternierend aufeinanderfolgen. Ein

verbesserter gleichrichtender Übergang zwischen der Schicht 16 aus Zinkselenid und der photoleitenden Schicht 17 läßt sich auch dadurch erreichen, daß anstelle von Zinkselenid Schichten aus Zinksulfid ZnS oder Cadmiumseleniii CdSe gleicher Dicke verwendet werden. Auch bei dieser Ausführungsform kann auf der den gleichrichtenden Übergang aufweisenden Seite der photoleitenden Schicht eine Isolierschicht eingefügt wer/ :n, um wie bei der oben beschriebenen Ausfiihrungslorm eine Verbesserung der Durchbruchsspannung in Rückwärtsrichtuiig für den gleichrichtenden übergang zu erhalten. Die phoiolcitcnuc Schicht 17 enthält einen zentralen Abschnitt 18 in mehrschichtiger Ausführung mit einer Gesamtdickc von etwa 200 mn,

Tabelle 4

der aus einer Vielzahl von alternierend aufeinanderfolgenden Schichten aus Selen mit jeweils etwa 4 nm Stärke, aus Arsen mit jeweils etwa 0,5 nm Stärke und aus Tellur mit jeweils etwa J nm Stärke aufgebaut ist.

Auf der freien Seite der phololeitenden Schicht 17 ist zur Verbesserung des Aufkommens der Abtastelektronenstrahlen eine Schicht 19 aus Antimonsulfid Sb2St mit etwa 100 nm Dicke aufgebracht. Die Anwesenheit der Tellurschichten im Abschnitt 18 der photoleitenden Schicht 17 führt zu einer verbesserten Empfindlichkeit für rotes Licht, wie dies in der nachstehenden Tabelle 4 ersichtlich ist. ohne daß der gleichrichtende Übergang ungünstig beeinflußt würde.

Schichtaulbau	Dunkelstroni bei 50 V l'latlcn-	Maximum in der spektralen	Nacheilung nach	Nach leuchten
		bei einer Wellen länge von
Nur aus Selen Nur aus Arsen Erfindungsgcmäß	I η Λ groß I η Α	400 ην/ 580 nr/.	6% 8%	lang kurz

Die vorstehende Beschreibung läßt erkennen, daß in einer Speicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre mit gleic' richtendem Übergang die Anordnung einer Mehrfachschicht aus einer Vielzahl von dünnen Schichten aus zwei oder mehr Materialien mit unterschiedlichem Photoleitvcrmögen, die alternierend aufeinanderfolgen, eine Einstellung der spektralen Empfindlichkeit der Speicherplatte in weiten Grenz.en ermöglicht, ohne daß sich ungünstige Rückwirkungen auf die anderen Eigenschaften der Speicherplatte ergeben. Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Speicherplatte führt daher zu großen Vorteilen beim Bau von Speicherplatten für Bildaufnahmeröhren für Farbfernsehzwecke oder dergleichen, wo hohe Anforderungen an die soektrale Empfindlichkeit gestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Photoleitende Speicherplatte für Bildaufnahmeröhren, insbesondere für Vidikonröhren, mit einer auf ein lichtdurchlässiges Substrat aufgebrachten, lichtdurchlässigen Elektrode und mit einer photoleitenden Schicht, die an mindestens einer ihrer Seiten einen gleichrichtenden Übergang besitzt und eine geschichtete Struktur aufweist, die aus mehreren alternierend aufeinanderfolgenden Lagen aus mindestens zwei Materialien unterschiedlicher Photoleitfähigkeit aufgebaut ist, wobei die Dicke jeweils einer Lage unter 800nm liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht (11; 17) Selen enthält und einen Teilbereich (12; 18) mit einer Dicke von mindestens 100 nm aufweist, in dem die alternierend aufeinanderfolgenden Lagen jeweils höchstens 10 nm stark sind.

2. Speicherplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der lichtdurchlässigen Elektrode f$) abgewandten Oberfläche der photoleitenden Schicht (6) eine Halbleiterschicht (7) aus Zinksulfid ZnS, Cadmiumsulfid CdS, Zinkselenid ZnSe, Cadmiumselenid CdSe, Cadmiumtellurid CdTe oder Mischungen dieser Verbindungen aufgebracht ist die mit der photoleitenden Schicht einen gleichrichtenden Obergang bildet (F i g. 4).

3. Speicherplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Elektrode (2; 9; 15) mit der photoleitenden Schicht (3; 11; 17) einen gleichrichtenden Übergang bildet (F i g. 1,5,6).

4. Speichel platte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß -»wisch-n den den gleichrichtenden Übergang bildenden Schichten (9 und 11; 16 und 17) eine Isolierschicht (J-") mit einer Dicke zwischen 1 und 100 nm aus Zinksulfid ZnS, Bleifluorid PbFj, Manganfluorid MnFj, Calciumfluorid CaFj, Magnesiumfluorid MgFj, Aluminiumoxyd AbOj, Siliziumoxyd SiO oder Arsensulfid AS2S3 vorgesehen ist (F i g. 5,6).

5. Speicherplatte nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Bildaufnahmeröhre vom Elektronenstrahl abzutastend? Oberfläche der photoleitenden Schicht (11; 17) mit einer im Vakuum aufgedampften Schicht (13; 19) aus Antimonsulfid SbjSj, mit einer Kombination aus einer im Vakuum aufgedampften und einer porösen Schicht aus Antimonsulfid SbjSj oder mit einer auf eine im Vakuum aufgedampfte Schicht aus Antimonsulfid SbjSj aufgebrachten porösen Schicht aus Arsenselenid AsjSe3 überzogen ist (F i g. 5,6).