DE2415466A1 - Photokathode - Google Patents

Description

Patentanwälte

nüV.on?,Rosanlir
Tel. 2ÜU39S9

29. März 1374

LW/XI/A148-03

MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO. , L¹I¹D. , 1006, Oaza Kadoma, Kadoma-shi, Osaka _t Japan

Photokathode

Zur Herstellung von Photokathoden sind CdS₁ CdSe und Mischkristalle beider Verbindungen häufig verwendet vrarden. Diese Materialien weisen eine hohe Empfindlichkeit auf, haben ein hohes Dunkelstromniveau und besitzen ein gutes Ansprechverhalten. Die spektrale !Empfindlichkeit solcher Photokathoden ist im Bereich des Bandabstandes der Photoleiter gut, jedoch oberhalb und unterhalb des Bandabstandes ausgesprochen schlecht. Ihre spektrale Empfindlichkeit reicht nicht über das gesamte Gebiet des sichtbaren Lichtes.

In der Praxis haben sich als Photokathoden für Bildaufzeichnungsröhren Antimon(III)-sulfid, Blei(II)-oxid. Silicium und Cadmiumselenid gut bewährt. Die Antimonsulfidkathode weist eine vergleichbar geringe Lichtempfindlichkeit

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auf und erzeugt häufig ein Wachbild. Die Bleioxidkathode ist aufgrund eines komplizierten Herstellungsverfahrens relativ teuer und v/eist im roten Spektralbereich eine nur relativ geringe photoelektrische Empfindlichkeit auf.

Die Siliciurakathode neigt zur Erzeugung von weissem Rauschen auf der Bildebene, da das als Substrat dienende Siliciumeinkristallplättchen wegen der nach der Technologie integrierter Schaltkreisherstellung hergestellten pn-Sperrschichtraster eine nur massige Auflösung besitzt.

Die Cadmiumselenidkathode ist zwar relativ hochempfindlich bei einem niedrigen Dunkelstromniveau, weist als Nachteil aber eine recht spürbare Bildverzögerung auf.

In der Regel zeigen in Aufnahmeröhren für Farbfernsehkameras verwendete Photokathoden die geringste Empfindlichkeit im blauen oder kurzwelligen Bereich. Die Empfindlichkeit nimmt über den grünen zum roten Bereich zu. Die Gesamtempfindlichkeit einer Bildaufnahmeröhre für Farbfernsehkameras hängt also von der Empfindlichkeit im blauen Spektralbereich ab.

Es ist daher versucht worden, Bildaufnahmeröhren für die farbige elektronische Aufzeichnung mit Photokathoden herzustellen, die eine hohe Empfindlichkeit über den gesamten Spektralbereich des sichtbaren Lichtes besitzen, insbesondere jedoch eine ausgeprägte Empfindlichkeit im blauen Spektralbereich aufweisen. Das gilt speziell für elektronische Kameras mit nur einer oder mit zwei Farbaufzeichnungsröhren. Wenn die Rotempfindlichkeit der bzw. einer der Kathoden im Vergleich zur Blauempfindlichkeit zu stark ist, wird das blaue Signal vom roten Signal überblendet und kann nicht aufgelöst werden. Um

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diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird in der Praxis die Rotempfindlichkeit der Photokathode vermindert, Beispielsweise durch Filter. Ein solches Verfahren kann technisch jedoch nicht befriedigen.

Ein weiteres Problem der bekannten Photokathoden liegt in der spürbaren Zunahme des Dunkelstroms mit der Temperatur bereits im Bereich um Zimmertemperatur. Dadurch wird eine ausreichende Stabilisierung des Schwarzpegels erschwert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Photokathode, insbesondere für die farbige elektronische Bildaufnahme, zu schaffen, die eine hohe photoelektrische Empfindlichkeit, vor allem im blauen Spektralbereich, ein schnelles optisches Ansprechverhalten und ein niedriges Dunkels tromniveau aufwei st.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss eine Photokathode aus (Zn₁ Cd
und 0<z el vorgeschlagen

Photokathode aus (Zn₁ Cd Te)₁ (ln„Te„) mit 0 <·- γ < 1

Nach einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung weist die Photokathode einen HeteroÜbergang zwischen dem Zinkcadmiumtellurid/lndiumtellurid und einer Zinkcadmiumsulfidschicht auf.

Gemäss einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, in der Zinkcadmiumtellurid/lndiumtellurid-Schicht zusätzlich einen HeteroÜbergang zu einer Zinktellurid/ Indiumtellurid-Schicht zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung ist also mit anderen Worten ein Photoleiterelement, das im wesentlichen oder hauptsächlich aus (Zn₁ Cd Te), (In₀Te,,) mit 0<y<l und 0 < ζ <r 1 besteht und das vor allem als Photokathode zur elektronischen Farbbildaufnahme dient. Das genannte Photoleitermaterial

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kann einen Heteroüberaanrr zu einer öchicht aus 2n, Cd S

x-x χ

:nit 0<x<-I aufweisen.

„'ie Erfindung ist nachstehend, anband von Äusrührungsbeispielen, in Verbindung mit den Zeichnungen naher beschrieiSs zeigen:

L^?±g. 1 im "uerschnitt eine Photokathode

• der Erfindung;

'•"ig. 2 eine zur Kessung des optischen

Änsprechverhaltens der Kathode verwendete Schaltung;

Fig. 3 eine Kennlinie der an die Photo

kathode angelegten Spannung als Funktion von χ für Zn₁ Cd S;

Fig. 4 die Einschwingkurve für das photo

elektrische Signal;

Fig. 5 das XJberschwingen für blaues und

weisses Licht für verschiedene Werte von x;

Fig. 6 die spektrale Empfindlichkeit für

ein Ausführungsbeispiel einer Photokathode der Erfindung;

Fig. 7 die Photokathode nach Beispiel 3 im

Querschnitt; und

Fig. 8 die spektralen Kennlinien für eine

Photokathode nach Beispiel 3.

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Auf einem Glassubstrat 1 ist eine dünne durchsichtige Leiterschicht 2 aufgebracht. Auf dieser ist eine Zn₁ J2d, ß— Schicht 3 mit 0<x<l und auf dieser eine (:ίη,_τ Cd^ Te), _,.,· (In₀Te) -Schicht 4 mit O < γ <1 und 0< 3 < 1 auf gedampft. Die Photoleiterschichten 3 und 4 bilden einen Heteroünergang. Das Licht wird von der Seite des Glassubstrats 1 her aufgestrahlt. Eingestrahltes Licht mit einer kürzeren Wellenlänge ,als sie dem Bandabstand, des Katerials der Schicht 3 entspricht, wird bereits sehr dicht unter der dem Glassubstrat zugekehrten Auf treffober !fläche der Schicht 3 absorbiert. Uia durch diesen Effekt keine unerwünschten Absorptionen im kurzwelligen Spektralbereich zu erhalten, muss der Bandabstand iia Material der Schicht 3 mindestens so gross sein, dass das Licht der kürzesten für die Aufzeichnung noch benötigten T/ellenlange noch diesseits der Absorptionskante liegt, also praktisch ohne Verlust durch die Schicht 3 hindurch au:: die hochempfindliche Schicht gelangen kann.

Selbst wenn der Bandabstand in der Schicht 3 jedoch gross genug gewählt ist, kann die wirksame Transmission durch die Schicht 3 hindurch und damit die Lichtausbeute in der Schicht durch die Gegenwart einer zu hohen Rekombinationszentren— konzentration an der Phasengrenzfläche zwischen den Schichten und 4 beeinträchtigt werden. Bin weiteres Erfordernis ist daher eine ausgezeichnete kristallographische Ausbildung des HeteroÜbergangs. Die Phasengrenzfläche sollte durch geringe Fehlstellenkonzentrationen ein niedriges Oberflächenniveau und so wenig wie möglich RekombinationsZentren enthalten. Dazu ist erforderlich, dass die für die Schichten 3 und 4 verwendeten Verbindungen so gut wie möglich hinsichtlich ihrer Gitterkonstanten, ihrer Kristallstruktur und ihrer Warmeausdehnungskoeffi zienten übereins timmen.

Auf der langwelligen Seite des Spektralbereichs wird die

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— ο —

eit eier ,J-truiitur durch den Jsanaabstand des Materials der Schient 4- bestimmt. Licht, dessen v/ellenlange langer als der Energie des Bandabstandes des Materials der -ichicnt 4 entspricht, ist, durchquert die Schicht 4, ohne absorbiert zu v/erden.

Die Bandabstände in den Schichten 3 und 4 und damit die Grenzen der spektralen "^nvp::i:idlichkeit der Struktur können durch eine Veränderung der Werte x, y und lozw. oder ζ erreicht und eingestellt werden.

Die vorstehend beschriebene Photokathode enthält einen HeteroÜbergang zwischen den Schichten 3 und 4. Auch eine Photokathode, die lediglich aus der Schicht 4, die auf die Dünnschichtelektrode 2 aufgedampft ist, joesteht, weist jedoch gegenüber einer Antimonsulfidphotokathode nach dem Stand der Technik wesentliche Verbesserungen auf. Die entsprechenden Vergleiche sind v/eiter unten dargestellt.

Beim. Betrieb der Photo'kathode wird die Spannung zwischen der Dünnschichtelektrode 2 und einer in den Figuren nicht dargestellten auf die Aussenseite der Schicht 4 aufgebrachten Silberelektrode angelegt. In der Bildaufnahmeröhre wird die Schicht 4 vom Elektronenstrahl abgetastet. Im Zusammenwirken mit einem an die durchsichtige Dünnschicht— elektrode 2 angelegten Potential wird dadurch auf die Schichten 3 und 4 eine Spannung aufgeprägt. Bei dieser Anordnung wird die Spannungsverteilung zwischen den Schichten 3 und 4 bevorzugt so gewählt, dass die höhere Spannung der Schicht 4 aufgeprägt ist. Wenn das über die Schicht 4 liegende elektrische Feld nicht ausreicht, um die durch die Lichteinwirkung an der Oberfläche der Schicht erzeugten freien Ladungsträger abzusaugen, werden die Ladungsträger wieder an Haftstellen lokalisiert, bevor

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sie die andere Seite der Schicht erreichen. Die photoelektrische Empfindlichkeit einer solchen Struktur wird daher entsprechend der !Anzahl der an den Haftstellen lokalisierten Ladungsträcrer vermindert. Das photoelektrischa Verhalten der Schicht zeigt eine starke relaxation, was zu einem starken Uberschvinqen und .bei der Bildaufnahme zum Nachbild führt.

Um diese Fehler zu vermeiden, xauss der elektrische .Jiderstand über die Schicht 3 etwas geringer als der elektrische Widerstand über die Schicht 4 sein (in Uichtung der optischen Achse). Die Schichtdicke und der spesirische elektrische Widerstand der Schichten 3 und 4 können vom Fachmann in einfacher Tieise so eingestellt werden, dass die vorgenannte Bedingung erfüllt ist. Die jeweils spezifischen '.erte für die Schichten 3 und 4 können durch _4inderung der Tierte für x, y und ζ der otoffzusammensetzung und durch die Auf dampf bedingungen .beeinflusst werden. Bei der Verwendung der Struktur der Erfindung als i-hotoZcathode in einer Bildaufnahmeröhre muss der spezirische elektrische Widerstand der Schicht 4 in Quer- und Längsrichtung hocn sein, um eine ausreichende La dungs s'oeicherun-j in der Schicht zu gewährleisten. Dadurch wird der Dunkelstrom vermindert und die Auflösung verbessert.

Zur Erzielung einer höheren optischen Ansprechrfeschv/indigkeit muss also das Ausmass der Haftstellenlokalisierung der Ladungsträger in der Photokathode vermindert werden.

Im Falle von Photokathoden für Bildaufnahmeröhren nimmt die Bildverzögerung bei zu grossen Kapazitäten der Photo— kathode spürbar zu. Auf der anderen Seite wird bei zu kleiner Kapazität der Photokathode die durch die Kapazität und einen parallel geschalteten gleichwertigen Widerstand bestimmte Zeitkonstante kürzer als die Wiederholungsfrequenz

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der Elektronenstrahlabtastung. Bei zu kurzer Zeitkonstante wird das Lichtsignal nicht ausreichend gespeichert, so dass in der makroskopischen Wirkung auch dadurch ein Empfindlichkeitsverlust eintritt. Auch dieser Einflussfaktor kann durch eine angemessene Wahl der Dicke der Schicht 4 vom Fachmann leicht eingestellt werden.

Zur Bestimmung der im folgenden diskutierten Kennlinien wurden folgende Messverfahren verwendet;

1. Zur Bestimmung der Kennlinie der Photokathode wurde eine Spannung zwischen der durchsichtigen Dünnschichtelektrode und der Sinterelektrode auf der Aussenseite der Schicht zur Messung der spektralen Kennlinie, des Dunkelstroms, des Signalstroms und des optischen Ansprechverhaltens angelegt. Dazu wurde die in Fig. 2 schematisch dargestellte Schaltung verwendet. ·

(a) Ein Interferenzfilter mit einer Amplitudenhalbwertsbreite von IO — 20 nm und eine Halogenlampe mit einer Farbtemperatur von 3400 ⁰K werden .zur Messung des optischen Signalstroms bei 20 nm-Intervallen verwendet. Die von der Quelle durch einen Filter auf die Probe fallende Lichtmenge wurde mit einer Thermosäule gemessen. Die Ordinate der spektralen Kennlinien ist in äquienergetische Empfindlichkeitseinheiten geteilt.

(b) Die Strom-Spannungs-Kennlinien und die Signalstromkennlinien werden mit einem Elektrometer aufgenommen (Keithleyj Modell 6/DC).

(c) Das optische Ansprechverhalten der Bildaufnahmeröhre weicht prinzipiell vom Photoleitverhalten der Photokathode ab. Zur Bestimmung des Verhaltens der Probestrukturen als

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Photokathoden im Bildaufnahmeröhren unter Abtastung durch einen Elektronenstrahl wird daher eine äquivalente Schaltung aufgebaut, in der der Elektronenstrahl simuliert ist. Diese Schaltung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Eine Photokathodenröhre wird von einer Xenonlampe gepulst. Die Pulsfrequenz beträgt 60 Hz, die Pulsbreite 2 Ais. Durch dese Schaltung wird eine Elektronenstrahlabtastfrequenz von 60 Hz simuliert. Der Prüfling wird durch einen Filter mit einer Halogenlampe von 3400 ⁰K belichtet. Das optische Ansprechverhalten wird mit einem Kameraverschluss gemessen.

2. Kennlinien der Bildaufnahmeröhre.

(a) Zur Messung des Dunkelstroms und des Signalstroms wird an die durchsichtige Dünnschichtelektrode eine positive Spannung angelegt. Während der Abtastung durch den Elektronenstrahl wird der Signalstrom abgegriffen und gemessen.

(b) Bildverzögerung, Restbild und Nachbild.

Die Bildverzögerung ist eine Übergangscharakteristik der Bildaufnahmeröhre und als prozentualer Wert des restlichen SignalStroms 50 ms nach dem Umschalten von Belichtungsauf Dunkelbedingungen. Das Restbild ist die entsprechende Langzeitbildverzögerung. Das Nachbild ist die mit Hilfe eines Videomonitors bestimmte Zeit bis zum Verlöschen des Bildes, wenn die Bildaufnahmeröhre eine bestimmte Zeit lang ein Bild unter Sättigungsbedingungen aufgenommen hat und zu Beginn der Messdauer auf einen gleichmässig weissen Untergrund umgeschaltet wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand spezieller Ausführungsbeispielfe beschrieben.

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Beispiel 1

Zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Struktur werden Zinksulfide und Cadmiumsulfide aus getrennten Tiegeln gleichzeitig auf die transparente Leiterschicht 2 unter Bildung der Zn₁ Cd S-Schicht 3 aufgedampft. Die Substrattemperatur beträgt 100 - 250 ⁰C. Die Dicke der Aufdampfschicht beträgt 0,02 - 1 /Um. Der Wert von χ für die Zusammensetzung der Schicht kann durch eine "^änderung der Tiegeltemperatüren in den Verdampfungsquellen verändert und eingestellt werden. Beispielsweise wird bei einer ZnS-Temperatur von 940 °C, einer CdS-Temperatur von 740 °C und einer Substrattemperatur von 150 C ein Wert von χ etwa gleich 0,1 erhalten.

Die (Zn₁ Cd Te), (In TeJ -Schicht 4 wird dann in der Weise aufgedampft, dass man eine zuvor hergestellte feste Lösung der aufzudampfenden Verbindung aus einem Tiegel bei einer Quellentemperatur von 700 - 850 °C verdampft. Die Substrattemperatur beträgt 150 - 250 C. Die Dicke der Aufdampfschicht beträgt 1-10 /um. Die so erhaltene Struktur mit den beiden Auf dampf schicht en wird dann im Vakuum 3 min bis 3 h lang bei 300 - 700 ⁰C getempert.

In dieser Weise werden verschiedene Strukturen hergestellt, die unterschiedliche x-Werte haben, während die Werte y = 0,3 und ζ = 0,05 nicht verändert werden. In allen Strukturen beträgt die Schichtdicke der Schicht 3 etwa 0,1 ,um.

(1) Für diese Elemente ist die Beziehung zwischen dem Dunkelstrom und der angelegten Spannung in Fig_o 3 dargestellt. Auf der Ordinate ist die Spannung aufgetragen, die für die

—10 verschiedenen Werte von χ einen Dunkelstrom von 5 χ 10 A/mm erzeugt. Diese Spannung ist für den Wert χ = 0 am grössten und beträgt etwa 45 V. Mit zunehmendem χ nimmt dieser Wert ab.

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Bei niedrigeren Spannungen bleibt das DunkelStromniveau unverander t.

(2) Die Einschwingphase bei beginnender Belichtung zeigt in der Regel den in Fig. 4 dargestellten Verlauf. Diese Kurve gilt für relativ niedrige angelegte Spannungen. Bei höheren Spannungen an der Photokathode nimmt das Überschwingen ab und kann auch vollständig verschwinden. Der Signalstrom nähert sich dabei seinen Sättigungswerten. Das ÜberSchwingverhältnis ist für weisses Licht mit starker Rotkomponente höher als für weisses Licht mit starker Blaukomponente bei einer vorgegebenen Helligkeit, die gleiche Signalströme im stabilisierten Zustand liefert und bei gleichen Kathodenspannungen. Der Fig. 5 kann entnommen werden, dass das prozentual höchste Überschwingverhältnis bei einer angelegten Spannung von 20 V für χ = 0 erhalten wird. Mit zunehmenden Vierten von χ nimmt das Überschwingen allmählich ab.

(3) In der Fig. 6 ist die spektrale Empfindlichkeit für verschiedene Werte von χ dargestellt. Bei 400 nm ist die Empfindlichkeit für χ = 0 relativ niedrig, da ein geringes Überschwingen eintritt. Mit zunehmenden Werten für χ tritt ein Maximum der Empfindlichkeit auf und verschwindet das Überschwingen vollständig. Bei weiterer Erhöhung der Werte für χ nimmt die Empfindlichkeit wieder ab, da die Absorptionskante für .das Zn₁ Gd S 400 nm überschreitet. Die Transmission der Schicht 3 wird dadurch vermindert. Für χ = 0,1 liegt die Absorptionskante bei 360 nm. Sie liegt für χ = 0,2 bei 380 nm und für χ = 0,3 bei 400 nm.

In der Tabelle I sind die Kenndaten einer 2/3"-Bildaufnahmeröhre für die Photokathoden mit den verschiedenen x-Werten dargestellt. Die Photokathodenspannung ist in allen Fällen

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20 V.
Tabelle I

0 0,1 0,25 0,5

Dunkelstrom (nA) 4 3 4 4

Bildverzögerung (%) 16 8 12 14

Auflösung (Linienanzahl) 590 620 620 580

Photostrom (nA/lx) 230 290 290 280

Blauempfindlichkei t

(nA) 18 23 21 16

Nachbild gering* keines keines keines

* kein Nachbild bei einer Photokathodenspannung von 30 V

Den in der Tabelle I gezeigten Daten kann entnommen werden, dass Optimum der Kenndaten bei χ = 0,1 liegt.

Beispiel 2

In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise wird in einer der in Fig. 1 gezeigten Struktur durch Aufdampfen die Zn₁ Cd S-Schicht 3 aufgebracht. Auf diese erste Aufdampfschicht wird eine (Zn. Cd Te).__z(in.Te,) -Schicht 4a aufgedampft. Die Substrattemperatur beträgt 150 - 250 °C. Die

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Dicke dieser Aufdampfschicht beträgt 0,4-4 ,um. Auf diese Auf dampf schicht wird dann eine (ZnTe)., (In TeJ Schicht 4b aufgedampft. Die Su'bstrattemperatur beträgt 150 - 250 ⁰C. Die Dicke der Aufdampfschicht beträgt 0,5-5 /um. Die so erhaltene Aufdampfschichtstruktur wird 3 min -3h lang im Vakuum bei 300 - 700 °G getempert. Dabei diffundiert CdTe aus der Schicht 4a in die Schicht 4b. Dadurch wird ein kontinuierlicher CdTe-Konzentrationsgradient eingestellt.

Im Vergleich zu den nach Beispiel 1 erhaltenen Strukturen zeigt die nach Beispiel 2 erhaltene Struktur ein geringeres DunkelStromniveau und eine relativ geringere Rotempfindlichkeit. Die Blauempfindlichkeit wird nicht verringert. Mit geringerer CdTe-Konzentration auf der Seite des einfallenden Lichtes nimmt die Spannung, bei der das Nachbild verlöscht, zu. Bei dieser Spannung nimmt der Dunkelstrom ebenfalls zu. Auf der dem Lichteinfall abgekehrten Seite der Struktur nimmt der Dunkelstrom bei sehr hohen CdTe-Konzentrationen zu. Bei der Herstellung der im Beispiel 2 beschriebenen Struktur ist die CdTe-Konzentrationsverteilung vor der Temperung so eingestellt, dass die CdTe-Konzentration auf der dem Lichteinfall zugekehrten Seite der Schicht höher als auf der dem Licht abgekehrten Seite ist. Durch die Temperung wird diese Verteilung nicht prinzipiell geändert, sondern lediglich ein stetiges und gleichmässiges Konzentrationsgefälle erzeugt. Dadurch wird eine Photokathode für Bildaufnahmeröhren erhalten, die kein Nachbild und ein ausserordentlich niedriges Dunkelstromniveau aufweist.

Die Grenze der Rotempfindlichkeit der Struktur wird durch die Konzentration des CdTe in der Schicht 4a vor der Temperung und durch die Schichtdicke bestimmt. Durch

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die beim Tempern eintretende Diffusion tritt eine KonzentratxonsVerdünnung bzw. eine Mittelung ein. Um die Rotempfindlichkeit dennoch konstant zu halten, ist die Schicht 4a dünn, wenn y gross ist und ist sie diele, wenn y klein ist.

Für eine Smpfindlichkeit von 0,1 ,uA/,uW bei 760 nm ist die Schichtd:
für y = 0,1.

die Schichtdicke etwa 0-6 ,um für γ = 0,3 und 2,0 ,um

Bei zu grossen Schichtdicken der Schicht 4b wird die zum Verlöschen des Nachbildes erforderliche Spannung zu hoch. Bei zu dünner Schichtdicke nimmt der Dunkelstrom zu. Unter-Berücksichtigung beider Paktoren wird ein Schichtdickenbereich für die Schicht 4b von 2 — 5 ,um bevorzugt.

Für Werte von ν von 0,01 - 0,02 in der Schicht 4b wird ein niedriges Dunkelstromnxveau erhalten. Wenn der Wert für ν ausserhalb dieses Bereiches liegt, nimmt der Dunkelstrom etwas zu.

In der Tabelle Il sind die Kenndaten einer 2/3"-Bildauf nahuieröhre mit einer nach Beispiel 2 hergestellten Photokathode mit einem für alle Beispiel gleichen Wert von χ = 0,1 dargestellt.

Tabelle II

Y=O,3ϊ z=0,05ϊ y=0,l; y=0,3;z=0,05; V=O,01 z=0,05 v=0,03 v=0,01

Dunkelstrom (nA). Bildverzögerung (%) Auflösung (Linienzahl) Rotempfindlichkeit (nA.)

1,0	1,5	4,0
12	12	14
620	600	580
130	120	125

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Tabelle II (Fortsetzung)

Blauempfindlichkeit (nA) 23 24 22

Nachbild keine keine keine

Den in der Tabelle II gezeigten Daten kann entnommen v/erden, dass für ν = 0,01 der Dunkelstrom niedrig und die anderen Kenndaten hervorragend sind.

In der Fig. 6 ist das Hmpfindlichkeitsspektrum für die nach Beispiel 1 und nach Beispiel 2 hergestellten Photokathoden vergleichend dargestellt.

Beispiel 3

Zur Herstellung einer Photokathode der in Fig. 7 gezeigten Art wird ein Glassubstrat 71 mit einer durchsichtigen Dünnschichtelektrode 72 beschichtet. Auf diese Elektrode wird eine (Zn, Cd Te)₁ (In₀Te₀) -Schicht 73 aufgedampft. Die Substrattemperatur beträgt 250 - 350 C. Die Dicke der Aufdampfschicht beträgt 100 - 5000 A. Danach wird das Aufdampfen bei einer auf 50 - 200 C verminderten Substrattemperatur fortgeführt. Unter diesen Bedingungen wird eine 1-10 ,um dicke Schicht aufgedampft. Ansch wird die so erhaltene Struktur im Vakuum oder in einer Inertgasat
getempert.

wird eine 1-10 ,um dicke Schicht aufgedampft. Anschliessend

ine Struktur im Vakuum oder in eii Inertgasatmosphäre 3 min bis 3 h lang bei 300 - 700 C

Auf diese Weise werden Strukturen hergestellt, bei denen gleichbleibend der Wert für y 0,3 beträgt, während ζ 0; 0,02; 0,05 und 0,10 ist.

In der Tabelle III sind die Daten für diese Struktur zusammen-

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c-estellt.
tabelle ΪΙΙ

O 0,02 0,05 0,10

ιό 2d::1C ^1X yxlO ^Χ1 dxlü"¹¹ Ιδχΐΰ"¹¹

ivildverzögerung (/o) 50 13 13 25

spektrale empfind- Fig.ü(A) Fig.3(i3) Fig.b(C) j?xcj.ö(d) lichkeit

Das optische Ansprechverhalten, das durch die Bildverzögerung (prozentualer Restsignalstrom 50 ins nach Umschaltung von hell nach dunkel) gekennzeichnet ist, zeigt ausgezeichnete Vierte. Die an die t'hotokathode angelegte Spannung ist 15 V.

In der Fig. 8 sind für diese Strukturen die Ernpfindlichkeitsspektren gezeigt. Für die Kurve (Λ) ist γ = 0,3 und ζ = 0, für die Kurve (B) ist y = 0,3 und ζ = 0,02, für die Kurve (C) ist y = 0,3 und ζ = 0,05, für die Kurve (D) ist y - 0,3 und ζ 0,1. Die Kurve (E) zeigt das unter gleichen Bedingungen aufgenommene iiapfindlichkeitsspektrum eines Sb^S-o-Vidicons nach dem Stand der Technik.

Der Tabelle III und der Fig. S kann entnommen werden, dass besonders gute Werte für Zusammensetzungen mit 2 - 5 % In₀Te.. erhalten werden. Mit solchen Photokathoden hergestellte Bildaufnahmeröhren zeichnen sich durch einen besonders niedrigen Dunkelstrom, durch ein schnelles optisches Ansprechen und durch eine hohe spektrale Empfindlichkeit aus.

In der Tabelle IV sind die charakteristischen Daten für eine !"-Bildaufnahmeröhre mit den vorstehend beschriebenen Photo-

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kathoden im Vergleich mit dem Sb^S^-Vidicon nach den Stand der Technik zusammengestellt.

Tabelle IV

Photokathode gem. Sb„S--Vidicon

^ir-Fi nrhinrr

Dunkelstrom (nA) 13 (15 V) 20 (35 V)

Empfindlichkeit ( /uA/lm) 3500 310

Bildverzögerung (%) 13 25

Kestbild (s); Belichtung 1 min mit 10 Ix keines 55

Nachbild (s); Belichtung 1 min mit 10 Ix keines 37 ·

Auflösung (Anzahl der

Linien) 750 750

Den in der Tabelle IV gezeigten Daten ist deutlich zu entnehmen, dass ein Vidicon „axt dner Photokathode nach der Erfindung einem vergleichbaren Vidicon nach dem Stand der Technik überlegen ist.

Gleich gute Ergebnisse v/erden weiterhin erhalten, wenn man feste Lösungen von Zn₁ Gd Te mit In, InTe, InCl,. oder

x-y y ό

anderen Indiumverbindungen statt mit In₃Te₃ verwendet.

Die nach Beispiel 3 hergestellte Photokathode ist den Photokathoden nach den Beispielen 1 und 2 zwar hinsichtlich der Blauempfindlichkeit und dem optischen Ansprechverhalten etwas unterlegen, sie ist aber den Photokathoden nach

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dem Stand der Technik noch immer in vieler Hinsicht deutlich überlegen.

In der Tabelle V sind Vergleichskenndaten für 1"-Bildaufnahmeröhren mit Photokathoden nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung zusammengestellt.

Tabelle V	Sb2S3" Photoka thode	Si-Photo- ka thode	PbO- Photo- kathode	Photokathode gem.Erfindung (x=0,1ty=0,3 z=0,05)
	35	15	40	25
thotokathoden- spannung (V)	20	15	0,3	4
Dunkels trom (nä)	300	3400	380	3850
Empfindlichkeit ( /uA/lm) /

BlauempfindlichJceit

bei 400 nm 0,05 0,1

Bildverz ögerung

(;'ä) (Signalstroin

200 nA nach 3

Feldern) 25 15

0,15

0,27

15

Den in der Tabelle V gezeigten Daten kann entnommen werden, dass die Photokathode der Erfindung eine hohe Empfindlichkeit, insbesondere eine hohe Blauempfindlichkeit, im Vergleich zu den bekannten Photokathoden aufweist. Sie eignet sich daher insbesondere zur Verwendung in monochromatischen oder mehrfarbigen Bildaufnahmeröhren, als Belichtungsmesser, Beleuchtungsmessgerät, als Lichtdetektor für die elektronische Photographie und für viele andere Zwecke.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   /1.)Photokathode aus (Zn₁ Cd Te)₁ (In₀Te-) mit 0<y^l und ι J x—y ν x—z / j ζ

   — 0 <z< 1.
2. 2. Photokathode nach. Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen HeteroÜbergang zwischen einer ersten Schicht einer im wesentlichen aus Zn₁ Cd_3 mit 0<x<- 1 .oesteh enden Schicht

   χ—Χ "α ν

   und einer zweiten ivn v/es entließen aus (^n₁ Cd Te)₁

   1-y y Ί-ζ

   (In₉Te.,) bestehenden Schicht.
3. 3. rhotolcathode nach Anspruch 2, dadurch geiiennzeichnet, dass die zweite Schicht einen Heteroübergang zwischen einer im wesentlichen aus (Sn_n Cd Te)₁ (ln„Te„)

   J--y y χ—ζ 2. 3 ζ

   bestehenden Schicht und einer v/eiteren Schicht aufweist, die im wesentlichen aus (^nTe)₁ (InTe.) besteht, wobei U < v^l.
4. 4. Fhotokathode nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch χ = 0,1, y = 0,3 und ζ = 0,05.
5. 5. Photokathode nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch χ = 0,1, y= 0,3, ζ = 0,05 und ν - 0,01.
6. 6. Photokathode nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch χ = 0,1, y = 0,1, ζ = 0,05 und ν = 0,01.

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