JP2021150068A - Photocathode and manufacturing method of the same - Google Patents

Photocathode and manufacturing method of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2021150068A
JP2021150068A JP2020046645A JP2020046645A JP2021150068A JP 2021150068 A JP2021150068 A JP 2021150068A JP 2020046645 A JP2020046645 A JP 2020046645A JP 2020046645 A JP2020046645 A JP 2020046645A JP 2021150068 A JP2021150068 A JP 2021150068A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intermediate layer
layer
base layer
beryllium
photocathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020046645A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
輝典 河合
Terunori KAWAI
輝典 河合
良崇 鳥居
Yoshitaka Torii
良崇 鳥居
真一 山下
Shinichi Yamashita
真一 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2020046645A priority Critical patent/JP2021150068A/en
Publication of JP2021150068A publication Critical patent/JP2021150068A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a photocathode whose quantum efficiency is improved and which can be manufactured efficiently, and a manufacturing method of the same.SOLUTION: A photocathode 1 includes a substrate 100, a photoelectric conversion layer 400, which is provided on the substrate 100 and generates photoelectrons in response to incident light, and an intermediate layer 200, which is provided between the substrate 100 and the photoelectric conversion layer 400 in contact with the substrate 100. The intermediate layer 200 contains a hafnium nitride.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光電陰極、及び、光電陰極の製造方法に関する。 The present invention relates to a photocathode and a method for manufacturing a photocathode.

特許文献1には、光電面が記載されている。この光電面は、入射光を透過する基板と、アルカリ金属を含む光電子放出層と、基板と光電子放出層との間に形成された中間層と、を備えている。中間層は、酸化ハフニウムからなる。 Patent Document 1 describes a photoelectric surface. The photoelectric surface includes a substrate that transmits incident light, a photoelectron emitting layer containing an alkali metal, and an intermediate layer formed between the substrate and the photoelectron emitting layer. The intermediate layer consists of hafnium oxide.

特許第4926504号Patent No. 4926504

上述した光電面では、酸化ハフニウムからなる中間層が反射防止膜として機能する。これにより、光電子放出層に入射する光について所定の波長成分の反射率が低減され、高い実効的量子効率を示すことが可能とされている。一方で、上記技術分野にあっては、製造の効率化が望まれている。 On the above-mentioned photoelectric surface, an intermediate layer made of hafnium oxide functions as an antireflection film. As a result, the reflectance of a predetermined wavelength component of the light incident on the photoelectron emission layer is reduced, and it is possible to exhibit high effective quantum efficiency. On the other hand, in the above technical fields, it is desired to improve the efficiency of manufacturing.

そこで、本発明は、量子効率が向上されると共に効率的に製造可能な光電陰極、及び、光電陰極の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a photocathode whose quantum efficiency is improved and which can be efficiently manufactured, and a method for manufacturing a photocathode.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進めることにより、ハフニウムの窒化物を含む中間層の成膜速度が、例えば酸化ハフニウムからなる中間層の成膜速度に比べて速いとの知見を得た。本発明者は、当該知見に基づいてさらなる検討を進めることにより、本発明を完成させるに至った。 The present inventor has made diligent research to solve the above problems, and found that the film formation rate of the intermediate layer containing hafnium nitride is higher than the film formation rate of the intermediate layer made of hafnium oxide, for example. I got the knowledge. The present inventor has completed the present invention by proceeding with further studies based on the findings.

すなわち、本発明に係る光電陰極は、透光性基板と、透光性基板上に設けられ、光の入射に応じて光電子を発生させる光電変換層と、透光性基板と光電変換層との間において透光性基板に接触して設けられた中間層と、を備え、中間層は、ハフニウムの窒化物を含む。 That is, the photocathode according to the present invention comprises a translucent substrate, a photoelectric conversion layer provided on the translucent substrate and generating photoelectrons in response to light incident, and a translucent substrate and a photoelectric conversion layer. It comprises an intermediate layer provided in contact with the translucent substrate between them, the intermediate layer containing a hafnium nitride.

この光電陰極は、透光性基板と光電変換層との間に中間層を備えている。この中間層は、ハフニウムの窒化物を含むため、反射防止膜として機能する。また、上記知見のとおり、ハフニウムの窒化物を含む中間層の成膜速度は、相対的に速い。よって、この光電陰極は、量子効率が向上されると共に効率的に製造される。 This photocathode includes an intermediate layer between the translucent substrate and the photoelectric conversion layer. Since this intermediate layer contains hafnium nitride, it functions as an antireflection film. Further, as described above, the film formation rate of the intermediate layer containing the hafnium nitride is relatively high. Therefore, this photocathode is efficiently manufactured while improving the quantum efficiency.

本発明に係る光電陰極においては、中間層は、ハフニウムの酸化物を含んでもよい。この場合、中間層の光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る。 In the photocathode according to the present invention, the intermediate layer may contain an oxide of hafnium. In this case, the light transmittance of the intermediate layer is improved, and it can function as an antireflection film in a wider wavelength range.

本発明に係る光電陰極においては、中間層では、ハフニウムの酸化物の量が、ハフニウムの窒化物の量よりも多くてもよい。この場合、中間層の光透過性がより向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る。 In the photocathode according to the present invention, the amount of hafnium oxide may be larger than the amount of hafnium nitride in the intermediate layer. In this case, the light transmittance of the intermediate layer is further improved, and it can function as an antireflection film in a wider wavelength range.

本発明に係る光電陰極においては、中間層では、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物の少なくとも一方の量が、中間層の厚さ方向に偏って分布してもよい。このとき、中間層では、ハフニウムの窒化物の量が、透光性基板側よりも光電変換層側で多く、且つ、ハフニウムの酸化物の量が、光電変換層側よりも前記透光性基板側で多くてもよい。さらに、中間層は、互に積層された第1中間層及び第2中間層を有し、第1中間層は、第2中間層よりも透光性基板側に位置すると共に、ハフニウムの酸化物を含んでもよい。 In the photocathode according to the present invention, in the intermediate layer, the amount of at least one of the hafnium nitride and the hafnium oxide may be unevenly distributed in the thickness direction of the intermediate layer. At this time, in the intermediate layer, the amount of hafnium nitride is larger on the photoelectric conversion layer side than on the translucent substrate side, and the amount of hafnium oxide is larger on the translucent substrate side than on the photoelectric conversion layer side. There may be more on the side. Further, the intermediate layer has a first intermediate layer and a second intermediate layer laminated on each other, and the first intermediate layer is located on the translucent substrate side of the second intermediate layer and is an oxide of hafnium. May include.

或いは、本発明に係る光電陰極においては、中間層では、ハフニウムの窒化物の量が、中間層の厚さ方向において略均一に分布すると共に、ハフニウムの酸化物の量が、中間層の厚さ方向において略均一に分布してもよい。これらのいずれの場合であっても、中間層の光透過性がより向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る。 Alternatively, in the photocathode according to the present invention, in the intermediate layer, the amount of hafnium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the intermediate layer, and the amount of hafnium oxide is the thickness of the intermediate layer. It may be distributed substantially uniformly in the direction. In any of these cases, the light transmittance of the intermediate layer is further improved, and it can function as an antireflection film in a wider wavelength range.

本発明に係る光電陰極は、中間層と光電変換層との間に設けられ、ベリリウムを含む下地層を備えてもよい。このように、ベリリウムを含む下地層を用いることにより、実効的な量子効率がより向上され、感度が向上される。 The photocathode according to the present invention may be provided between the intermediate layer and the photoelectric conversion layer and may include a base layer containing beryllium. As described above, by using the base layer containing beryllium, the effective quantum efficiency is further improved and the sensitivity is improved.

ここで、本発明者の別の知見によれば、ベリリウムを含む下地層を成膜するにあたり、例えばベリリウム合金の酸化物からなる下地層や、酸化ベリリウムからの下地層の成膜速度に比べて、ベリリウムの窒化物を含む下地層の成膜速度の方が速く、効率的に製造され得る。 Here, according to another finding of the present inventor, when forming a base layer containing beryllium, for example, compared with the film formation rate of the base layer made of an oxide of beryllium alloy or the base layer from beryllium oxide. , The formation rate of the underlying layer containing beryllium nitride is faster and can be produced efficiently.

そこで、本発明に係る光電陰極においては、下地層は、ベリリウムの窒化物を含んでもよい。この場合、上記知見のとおり、ベリリウムを含む下地層を備える光電陰極が効率的に製造され得る。 Therefore, in the photocathode according to the present invention, the base layer may contain beryllium nitride. In this case, as described above, a photocathode having a base layer containing beryllium can be efficiently produced.

本発明に係る光電陰極においては、下地層は、ベリリウムの酸化物を含んでもよい。この場合、光電陰極の量子効率が向上し、より広い波長範囲において下地層として機能し得る。 In the photocathode according to the present invention, the base layer may contain an oxide of beryllium. In this case, the quantum efficiency of the photocathode is improved, and it can function as an underlayer in a wider wavelength range.

本発明に係る光電陰極においては、下地層では、ベリリウムの酸化物の量が、ベリリウムの窒化物の量よりも多くてもよい。この場合、光電陰極の量子効率が向上し、さらに広い波長範囲において下地層として機能し得る。 In the photocathode according to the present invention, the amount of beryllium oxide may be larger than the amount of beryllium nitride in the base layer. In this case, the quantum efficiency of the photocathode is improved, and it can function as an underlayer in a wider wavelength range.

本発明に係る光電陰極においては、下地層では、ベリリウムの窒化物及びベリリウムの酸化物の少なくとも一方の量が、下地層の厚さ方向において偏って分布してもよい。このとき、下地層では、ベリリウムの窒化物の量が、光電変換層側よりも透光性基板側に多く、且つ、ベリリウムの酸化物の量が、透光性基板側よりも光電変換層側で多くてもよい。さらに、下地層は、互に積層された第1下地層及び第2下地層を有し、第2下地層は、第1下地層よりも光電変換層側に位置すると共に、ベリリウムの酸化物を含んでもよい。 In the photocathode according to the present invention, in the base layer, at least one amount of beryllium nitride and beryllium oxide may be unevenly distributed in the thickness direction of the base layer. At this time, in the base layer, the amount of beryllium nitride is larger on the translucent substrate side than on the photoelectric conversion layer side, and the amount of beryllium oxide is larger on the photoelectric conversion layer side than on the translucent substrate side. May be as many as. Further, the base layer has a first base layer and a second base layer laminated on each other, and the second base layer is located closer to the photoelectric conversion layer than the first base layer and contains beryllium oxide. It may be included.

或いは、本発明に係る光電陰極においては、下地層では、ベリリウムの窒化物の量が、下地層の厚さ方向において略均一に分布すると共に、ベリリウムの酸化物の量が、下地層の厚さ方向において略均一に分布してもよい。これらのいずれの場合であっても、光電陰極の量子効率がより向上し、より広い波長範囲において下地層として機能し得る。 Alternatively, in the photocathode according to the present invention, in the base layer, the amount of beryllium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the base layer, and the amount of beryllium oxide is the thickness of the base layer. It may be distributed substantially uniformly in the direction. In any of these cases, the quantum efficiency of the photocathode is further improved and it can function as an underlayer in a wider wavelength range.

本発明に係る光電陰極の製造方法は、透光性基板を用意する第1工程と、第1工程の後に、透光性基板上にハフニウムを含む中間層を形成する第2工程と、第2工程の後に、中間層上に、光の入射に応じて光電子を発生させる光電変換層を形成する第3工程と、を備え、第2工程では、窒素を含む雰囲気下において、透光性基板に直接的にハフニウムの窒化物を含む中間層を形成する。 The method for manufacturing a photoelectric cathode according to the present invention includes a first step of preparing a translucent substrate, a second step of forming an intermediate layer containing hafnium on the translucent substrate after the first step, and a second step. After the step, a third step of forming a photoelectric conversion layer that generates photoelectrons in response to light incident is provided on the intermediate layer, and in the second step, a translucent substrate is formed in an atmosphere containing nitrogen. It directly forms an intermediate layer containing hafnium nitride.

この製造方法では、第2工程において、ハフニウムを含む中間層を形成する第2工程を、窒素を含む雰囲気下で行うことにより、透光性基板に直接的にハフニウムの窒化物を含む中間層を形成する。上記の知見のとおり、ハフニウムの窒化物を含む中間層の成膜速度は相対的に速い。よって、この製造方法によれば、量子効率が向上された光電陰極を効率的に製造できる。 In this manufacturing method, in the second step, the second step of forming the intermediate layer containing hafnium is performed in an atmosphere containing nitrogen, so that the intermediate layer containing hafnium nitride is directly formed on the translucent substrate. Form. As shown in the above findings, the film formation rate of the intermediate layer containing the hafnium nitride is relatively high. Therefore, according to this manufacturing method, a photocathode with improved quantum efficiency can be efficiently manufactured.

本発明に係る光電陰極の製造方法においては、第2工程では、窒素及び酸素を含む雰囲気を用いることにより、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物を含む中間層を形成してもよい。この場合、中間層の光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る中間層を形成できる。 In the method for producing a photocathode according to the present invention, in the second step, an intermediate layer containing a hafnium nitride and a hafnium oxide may be formed by using an atmosphere containing nitrogen and oxygen. In this case, the light transmittance of the intermediate layer is improved, and an intermediate layer capable of functioning as an antireflection film in a wider wavelength range can be formed.

本発明に係る光電陰極の製造方法においては、第2工程では、窒素とは異なる不活性ガスを含む雰囲気を用いてもよい。本発明者の知見によれば、中間層を形成する際の窒素を含む雰囲気に対して、例えばアルゴン等の窒素と異なる不活性ガスを混合することにより、中間層の成膜速度がさらに向上される。よって、この場合には、量子効率が向上された光電陰極をより効率的に製造できる。なお、本発明者のさらなる知見によれば、中間層の成膜速度が向上されると、中間層の酸素の取り込みが減少する結果、中間層の酸素比率が低下する。よって、不活性ガスの混合によって、中間層の光透過性等の光学特性を制御できる。 In the method for producing a photocathode according to the present invention, an atmosphere containing an inert gas different from nitrogen may be used in the second step. According to the findings of the present inventor, the film formation rate of the intermediate layer is further improved by mixing an inert gas different from nitrogen such as argon with the atmosphere containing nitrogen when forming the intermediate layer. NS. Therefore, in this case, the photocathode with improved quantum efficiency can be manufactured more efficiently. According to a further finding of the present inventor, when the film formation rate of the intermediate layer is improved, the oxygen uptake of the intermediate layer is reduced, and as a result, the oxygen ratio of the intermediate layer is decreased. Therefore, the optical characteristics such as the light transmittance of the intermediate layer can be controlled by mixing the inert gas.

本発明に係る光電陰極の製造方法は、第2工程と第3工程との間において、中間層に対して酸化処理を行う第4工程を備えてもよい。この場合、光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る中間層を形成できる。 The method for producing a photocathode according to the present invention may include a fourth step of performing an oxidation treatment on the intermediate layer between the second step and the third step. In this case, the light transmittance is improved, and an intermediate layer capable of functioning as an antireflection film in a wider wavelength range can be formed.

本発明に係る光電陰極の製造方法は、第2工程と第3工程との間において、中間層上にベリリウムを含む下地層を形成する第5工程を備え、第3工程では、下地層上に光電変換層を形成してもよい。このように、ベリリウムを含む下地層を中間層上に形成することにより、実効的な量子効率が向上されると共に感度が向上された光電陰極を製造できる。 The method for producing a photocathode according to the present invention includes a fifth step of forming a base layer containing beryllium on an intermediate layer between the second step and the third step, and in the third step, the photocathode is formed on the base layer. A photoelectric conversion layer may be formed. By forming the base layer containing beryllium on the intermediate layer in this way, it is possible to manufacture a photocathode having improved effective quantum efficiency and sensitivity.

本発明に係る光電陰極の製造方法においては、第5工程では、窒素を含む雰囲気下において、ベリリウムの窒化物を含む下地層を形成してもよい。この場合、上記の知見のとおり、下地層を含む光電陰極を効率的に製造できる。 In the method for producing a photocathode according to the present invention, in the fifth step, a base layer containing beryllium nitride may be formed in an atmosphere containing nitrogen. In this case, as described above, the photocathode including the base layer can be efficiently manufactured.

本発明に係る光電陰極の製造方法は、第5工程の後に、下地層に対して酸化処理を行う第6工程を備えてもよい。この場合、量子効率が向上してより広い範囲において機能する下地層を形成できる。 The method for producing a photocathode according to the present invention may include a sixth step of oxidizing the underlying layer after the fifth step. In this case, the quantum efficiency is improved and an underlayer that functions in a wider range can be formed.

本発明に係る光電陰極の製造方法においては、第6工程では、中間層及び下地層に対して一括して酸化処理を行ってもよい。この場合、中間層と下地層との酸化処理を一括して行うため、より効率的に光電陰極を製造できる。 In the method for producing a photocathode according to the present invention, in the sixth step, the intermediate layer and the underlying layer may be collectively oxidized. In this case, since the oxidation treatment of the intermediate layer and the base layer is performed collectively, the photocathode can be manufactured more efficiently.

本発明によれば、量子効率が向上されると共に効率的に製造可能な光電陰極、及び、光電陰極の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photocathode whose quantum efficiency is improved and which can be efficiently manufactured, and a method for manufacturing a photocathode.

本実施形態に係る電子管の一例として、光電子増倍管を示す模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the photomultiplier tube as an example of the electron tube which concerns on this embodiment. 図1に示された光電陰極の部分的な断面図である。It is a partial cross-sectional view of the photocathode shown in FIG. 図1,2に示された光電陰極の製造方法を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating the manufacturing method of the photocathode shown in FIGS. 図1,2に示された光電陰極の製造方法を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating the manufacturing method of the photocathode shown in FIGS. 図1,2に示された光電陰極の製造方法を説明するための模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view for demonstrating the manufacturing method of the photocathode shown in FIGS. 成膜速度の比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of the film formation rate. 光学特性の比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of optical characteristics. 量子効率の比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of quantum efficiency. スパッタガス(スパッタリング法における雰囲気)に応じた中間層の成分の分析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of the component of the intermediate layer according to a sputter gas (atmosphere in a sputtering method). スパッタガスの種類による成膜速度の違いを示すグラフである。It is a graph which shows the difference of the film formation rate by the type of a sputter gas.

以下、一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。 Hereinafter, one embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding elements may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted.

図1は、本実施形態に係る電子管の一例として、光電子増倍管を示す模式的な断面図である。図1に示される光電子増倍管(電子管)10は、光電陰極1、容器32、集束電極36、陽極38、増倍部40、ステムピン44、及び、ステム板46を備えている。容器32は、筒状であり、一方の端部を入射窓34(ここでは光電陰極1の基板100)により封止されると共に、他方の端部をステム板46により封止されることにより真空筐体として構成されている。集束電極36、陽極38、及び、増倍部40は、容器32内に配置されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a photomultiplier tube as an example of the electron tube according to the present embodiment. The photomultiplier tube (electron tube) 10 shown in FIG. 1 includes a photocathode 1, a container 32, a focusing electrode 36, an anode 38, a multiplying portion 40, a stem pin 44, and a stem plate 46. The container 32 has a cylindrical shape, and a vacuum is formed by sealing one end with an incident window 34 (here, the substrate 100 of the photocathode 1) and the other end with a stem plate 46. It is configured as a housing. The focusing electrode 36, the anode 38, and the multiplying portion 40 are arranged in the container 32.

入射窓34は、入射光hνを透過する。光電陰極1は、入射窓34からの入射光hνに応じて光電子eを放出する。集束電極36は、光電陰極1から放出された光電子eを増倍部40に導く。増倍部40は、複数のダイノード42を含み、光電子eの入射に応じて発生する二次電子を増倍する。陽極38は、増倍部40により発生した二次電子を収集する。ステムピン44は、ステム板46を貫通するように設けられている。ステムピン44には、対応する集束電極36、陽極38、及び、ダイノード42が電気的に接続されている。 The incident window 34 transmits the incident light hν. The photocathode 1 emits photoelectrons e − according to the incident light hν from the incident window 34. The focusing electrode 36 guides the photoelectrons e − emitted from the photocathode 1 to the multiplying portion 40. Multiplier section 40 includes a plurality of dynodes 42, photoelectrons e - are multiplying secondary electrons generated in response to incidence of. The anode 38 collects secondary electrons generated by the multiplying portion 40. The stem pin 44 is provided so as to penetrate the stem plate 46. A corresponding focusing electrode 36, an anode 38, and a dynode 42 are electrically connected to the stem pin 44.

図2は、図1に示された光電陰極の部分的な断面図である。図2の(b)は、図2の(a)の領域Aの拡大図である。図2に示されるように、光電陰極1は、透過型として構成されている。光電陰極1は、基板(透光性基板)100、中間層200、下地層300、及び、光電変換層400を有している。基板100は、光(入射光hν)を透過する材料からなる。基板100は、面100aと、面100aの反対側の面100bと、を含む。面100aは、容器32の外側に臨む面であり、ここでは入射光hνの入射面である。中間層200は、面100b上に設けられている。中間層200は、面100bに接触している。すなわち、中間層200は、基板100(面100b)に直接的に形成されている。 FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the photocathode shown in FIG. FIG. 2B is an enlarged view of the region A of FIG. 2A. As shown in FIG. 2, the photocathode 1 is configured as a transmissive type. The photocathode 1 has a substrate (translucent substrate) 100, an intermediate layer 200, a base layer 300, and a photoelectric conversion layer 400. The substrate 100 is made of a material that transmits light (incident light hν). The substrate 100 includes a surface 100a and a surface 100b opposite the surface 100a. The surface 100a is a surface facing the outside of the container 32, and here is an incident surface of the incident light hν. The intermediate layer 200 is provided on the surface 100b. The intermediate layer 200 is in contact with the surface 100b. That is, the intermediate layer 200 is directly formed on the substrate 100 (surface 100b).

中間層200は、面100bと反対側の面200aを有している。下地層300は、面200a上に設けられている。換言すれば、下地層300は、基板100上に設けられており、中間層200は、基板100と下地層300との間に設けられている。下地層300は、中間層200の面200aに接触している。すなわち、下地層300は、中間層200(面200a)に直接的に設けられている。下地層300は、面200aと反対側の面300aを有している。 The intermediate layer 200 has a surface 200a opposite to the surface 100b. The base layer 300 is provided on the surface 200a. In other words, the base layer 300 is provided on the substrate 100, and the intermediate layer 200 is provided between the substrate 100 and the base layer 300. The base layer 300 is in contact with the surface 200a of the intermediate layer 200. That is, the base layer 300 is directly provided on the intermediate layer 200 (surface 200a). The base layer 300 has a surface 300a opposite to the surface 200a.

光電変換層400は、面300a上に設けられている。換言すれば、光電変換層400は、基板100上に設けられており、中間層200及び下地層300は、基板100と光電変換層400との間に設けられている。光電変換層400は、下地層300の面300aに接触している。すなわち、光電変換層400は、下地層300(面300a)に直接的に設けられている。 The photoelectric conversion layer 400 is provided on the surface 300a. In other words, the photoelectric conversion layer 400 is provided on the substrate 100, and the intermediate layer 200 and the base layer 300 are provided between the substrate 100 and the photoelectric conversion layer 400. The photoelectric conversion layer 400 is in contact with the surface 300a of the base layer 300. That is, the photoelectric conversion layer 400 is directly provided on the base layer 300 (surface 300a).

このように、光電陰極1においては、中間層200、下地層300、及び光電変換層400が、基板100上にこの順に積層されている。光電変換層400は、基板100、中間層200、及び下地層300を介して入射光hνの入射を受け、当該入射光hνに応じて光電子eを発生させる。すなわち、ここでは、光電陰極1は、透過型の光電陰極である。光電変換層400は、基板100と反対側であり、容器32の内側に望む面400aを有している。光電子eは、面400aから容器32内に放出される。 As described above, in the photocathode 1, the intermediate layer 200, the base layer 300, and the photoelectric conversion layer 400 are laminated on the substrate 100 in this order. The photoelectric conversion layer 400 receives the incident light hν through the substrate 100, the intermediate layer 200, and the base layer 300, and generates photoelectrons e − according to the incident light hν. That is, here, the photocathode 1 is a transmissive photocathode. The photoelectric conversion layer 400 is on the opposite side of the substrate 100 and has a desired surface 400a inside the container 32. Photoelectrons e are emitted from the surface 400a into the container 32.

ここで、中間層200は、ハフニウムの窒化物(例えば窒化ハフニウム)を含む。また、中間層200は、酸素を含み得る。酸素は、ハフニウムの酸化物(例えば酸化ハフニウム)として中間層200に含まれ得る。中間層200を、基板100側の第1領域210と光電変換層400側の第2領域220との2つの領域を含む層(一例として第1領域210と第2領域220とからなる層)としてみた場合、第1領域210及び第2領域220におけるハフニウムの窒化物とハフニウムの酸化物の分布は、様々な形態をとり得る。 Here, the intermediate layer 200 contains a hafnium nitride (for example, hafnium nitride). Further, the intermediate layer 200 may contain oxygen. Oxygen can be contained in the intermediate layer 200 as an oxide of hafnium (eg, hafnium oxide). The intermediate layer 200 is used as a layer including two regions, a first region 210 on the substrate 100 side and a second region 220 on the photoelectric conversion layer 400 side (for example, a layer composed of a first region 210 and a second region 220). When viewed, the distribution of hafnium nitrides and hafnium oxides in the first region 210 and the second region 220 can take various forms.

例えば、中間層200では、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物の少なくとも一方の量が、中間層200の厚さ方向(面200aに交差する方向であって、基板100から光電変換層400に向かう方向)において偏って分布していてもよい。より具体的には、第1領域210及び第2領域220とで、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物の分布に違いがあってもよい。 For example, in the intermediate layer 200, the amount of at least one of the hafnium nitride and the hafnium oxide is in the thickness direction of the intermediate layer 200 (the direction intersecting the surface 200a and goes from the substrate 100 to the photoelectric conversion layer 400). It may be unevenly distributed in the direction). More specifically, there may be a difference in the distribution of hafnium nitride and hafnium oxide between the first region 210 and the second region 220.

すなわち、一例として、ハフニウムの窒化物の量が、第1領域210よりも第2領域220において多く、ハフニウムの酸化物量が、第2領域220よりも第1領域210において多くてもよい。さらに、第1領域210と第2領域220とが、面210aを挟んで互いに異なる層(第1中間層及び第2中間層)として判別できるほど、第1領域210と第2領域220とでハフニウムの窒化物の量とハフニウムの酸化物の量とに差があってもよい。この場合、第1領域210がハフニウムの酸化物層である第1中間層であり、第2領域220がハフニウムの窒化物層である第2中間層とみなすことができる。ただし、第1中間層及び第2中間層は、連続的に形成され得ることから、面210aは、図示したような明確な境界を有する面に限らず、仮想的な面であり得るし、その中間層200の厚さ方向における位置も変動し得る。 That is, as an example, the amount of hafnium nitride may be larger in the second region 220 than in the first region 210, and the amount of hafnium oxide may be larger in the first region 210 than in the second region 220. Further, hafnium is formed in the first region 210 and the second region 220 so that the first region 210 and the second region 220 can be discriminated as different layers (first intermediate layer and second intermediate layer) with the surface 210a in between. There may be a difference between the amount of nitride and the amount of hafnium oxide. In this case, the first region 210 can be regarded as the first intermediate layer which is the oxide layer of hafnium, and the second region 220 can be regarded as the second intermediate layer which is the nitride layer of hafnium. However, since the first intermediate layer and the second intermediate layer can be continuously formed, the surface 210a can be a virtual surface, not limited to a surface having a clear boundary as shown in the figure. The position of the intermediate layer 200 in the thickness direction can also vary.

一方、中間層200では、ハフニウムの窒化物の量が、中間層200の厚さ方向において略均一に分布すると共に、ハフニウムの酸化物の量も、中間層200の厚さ方向において略均一に分布してもよい。換言すれば、第1領域210及び第2領域220の少なくとも2つの領域にわたって、ハフニウムの窒化物の量が、その厚さ方向において略均一に分布すると共に、ハフニウムの酸化物の量も、その厚さ方向において略均一に分布してもよい。そして、いずれの場合においても、ハフニウムの酸化物の量が、ハフニウムの窒化物の量よりも多いことが好ましい。 On the other hand, in the intermediate layer 200, the amount of hafnium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the intermediate layer 200, and the amount of hafnium oxide is also distributed substantially uniformly in the thickness direction of the intermediate layer 200. You may. In other words, the amount of hafnium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction over at least two regions of the first region 210 and the second region 220, and the amount of hafnium oxide is also its thickness. It may be distributed substantially uniformly in the vertical direction. In any case, the amount of hafnium oxide is preferably larger than the amount of hafnium nitride.

また、いずれの場合においても、中間層200の全体にわたって正確に上記の分布を示す場合に限らず、基本的には上記分布が主体的ではあるものの、異なる傾向を示す領域が若干は存在し得る場合もあると判断される。なお、ハフニウムの窒化物の量とハフニウムの酸化物の量との比率は、一例として原子数比である。つまり、ハフニウムの窒化物の量とハフニウムの酸化物の量との比率は、対象となる領域での酸素の原子数と窒素の原子数との比率によって規定され得る。原子数の分析方法としては、例えば、X線光電子分光分析法やオージェ電子分光分析方法等が挙げられる。また、中間層200の厚さ(面200aに交差する方向の寸法)は、例えば5Å〜1000Å程度である。中間層200は、反射防止膜として機能する。 Further, in any case, the above distribution is not limited to the case where the above distribution is accurately shown over the entire intermediate layer 200, and although the above distribution is basically the main body, there may be some regions showing different tendencies. It is judged that there are cases. The ratio of the amount of hafnium nitride to the amount of hafnium oxide is, for example, the atomic number ratio. That is, the ratio of the amount of hafnium nitride to the amount of hafnium oxide can be defined by the ratio of the number of oxygen atoms to the number of nitrogen atoms in the region of interest. Examples of the method for analyzing the number of atoms include an X-ray photoelectron spectroscopy and an Auger electron spectroscopy. The thickness of the intermediate layer 200 (dimensions in the direction intersecting the surface 200a) is, for example, about 5 Å to 1000 Å. The intermediate layer 200 functions as an antireflection film.

下地層300は、ベリリウムの窒化物(例えば窒化ベリリウム)を含む。また、下地層300は、酸素を含み得る。酸素は、ベリリウムの酸化物(例えば酸化ベリリウム)として下地層300に含まれ得る。下地層300を、基板100側の第1領域310と光電変換層400側の第2領域320との2つの領域を含む層(一例として第1領域310と第2領域320とからなる層)としてみた場合、第1領域310および第2領域320におけるベリリウムの窒化物とベリリウムの酸化物の分布は様々な形態をとり得る。 The base layer 300 contains a beryllium nitride (for example, beryllium nitride). Further, the base layer 300 may contain oxygen. Oxygen can be contained in the underlying layer 300 as an oxide of beryllium (eg, beryllium oxide). The base layer 300 is used as a layer including two regions, a first region 310 on the substrate 100 side and a second region 320 on the photoelectric conversion layer 400 side (as an example, a layer composed of a first region 310 and a second region 320). When viewed, the distribution of beryllium nitride and beryllium oxide in the first region 310 and the second region 320 can take various forms.

例えば、下地層300では、ベリリウムの窒化物およびベリリウムの酸化物の少なくとも一方の量が、下地層300の厚さ方向(面300aに交差する方向であって、基板100から光電変換層400に向かう方向)において偏って分布していてもよい。より具体的には、下地層300では、第1領域310と第2領域320とで、ベリリウムの窒化物およびベリリウムの酸化物の分布に違いがあってもよい。 For example, in the base layer 300, the amount of at least one of the beryllium nitride and the beryllium oxide is in the thickness direction of the base layer 300 (the direction intersecting the surface 300a and goes from the substrate 100 to the photoelectric conversion layer 400. It may be unevenly distributed in the direction). More specifically, in the base layer 300, the distribution of beryllium nitride and beryllium oxide may be different between the first region 310 and the second region 320.

例えば、下地層300では、ベリリウムの窒化物の量は、第2領域320よりも第1領域310に多く、ベリリウムの酸化物の量は、第1領域310よりも第2領域320に多くてもよい。さらに、第1領域310と第2領域320とが、面310aを挟んで互いに異なる層(第1下地層及び第2下地層)として判別できるほど、ベリリウムの窒化物およびベリリウムの酸化物の量に差があってもよい。この場合、第1領域310がベリリウムの窒化物層である第1下地層、第2領域320がベリリウムの酸化物層である第2下地層と見なすことができる。 For example, in the base layer 300, the amount of beryllium nitride is larger in the first region 310 than in the second region 320, and the amount of beryllium oxide is larger in the second region 320 than in the first region 310. good. Further, the amount of beryllium nitride and beryllium oxide is so large that the first region 310 and the second region 320 can be discriminated as different layers (first base layer and second base layer) with the surface 310a interposed therebetween. There may be a difference. In this case, the first region 310 can be regarded as the first base layer which is the nitride layer of beryllium, and the second region 320 can be regarded as the second base layer which is the oxide layer of beryllium.

下地層300の全体の厚さは、例えば、200Å〜800Å程度である。その場合、第1下地層の厚さは、例えば、200Å〜700Å程度であり、第2下地層の厚さは、例えば、0〜100Å程度である。第1下地層の厚さに対する第2下地層の厚さの比は、一例として0〜0.5程度である。第2下地層における酸素原子比率は、例えば30at%〜100at%程度である。ただし、第1中間層及び第2中間層は、連続的に形成され得ることから、面310aは、図示したような明確な境界を有する面に限らず、仮想的な面であり得るし、その下地層300の厚さ方向における位置も変動しうる。 The total thickness of the base layer 300 is, for example, about 200 Å to 800 Å. In that case, the thickness of the first base layer is, for example, about 200 Å to 700 Å, and the thickness of the second base layer is, for example, about 0 to 100 Å. The ratio of the thickness of the second base layer to the thickness of the first base layer is, for example, about 0 to 0.5. The oxygen atom ratio in the second base layer is, for example, about 30 at% to 100 at%. However, since the first intermediate layer and the second intermediate layer can be continuously formed, the surface 310a can be a virtual surface, not limited to a surface having a clear boundary as shown in the figure. The position of the base layer 300 in the thickness direction can also fluctuate.

一方、下地層300では、ベリリウムの窒化物の量が、下地層300の厚さ方向において略均一に分布するとともに、ベリリウムの酸化物の量も、下地層300の厚さ方向において略均一に分布してもよい。換言すれば、第1領域310および第2領域320の少なくとも2つの領域にわたって、ベリリウムの窒化物の量が、その厚さ方向において略均一に分布するとともに、ベリリウムの酸化物の量も、その厚さ方向において略均一に分布してもよい。 On the other hand, in the base layer 300, the amount of beryllium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the base layer 300, and the amount of beryllium oxide is also distributed substantially uniformly in the thickness direction of the base layer 300. You may. In other words, the amount of beryllium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction over at least two regions of the first region 310 and the second region 320, and the amount of beryllium oxide is also its thickness. It may be distributed substantially uniformly in the vertical direction.

そして、いずれの場合においても、ベリリウムの酸化物の量がベリリウムの窒化物の量よりも多いことが好ましい。また、いずれの場合においても、下地層300全体にわたって正確に上記した分布を示すとは限らず、基本的には、上記した分布が主体的であるものの、異なる傾向を示す領域も若干は存在しうる場合もあると判断される。なお、ベリリウムの窒化物の量とベリリウムの酸化物の量との比率は、一例として原子数比である。つまり、酸素の原子数の比率と窒素の原子数の比率によって決定してもよい。原子数の分析方法としては、例えば、X線光電子分光分析法やオージェ電子分光分析方法等が挙げられる。 In any case, the amount of beryllium oxide is preferably larger than the amount of beryllium nitride. Further, in any case, the above-mentioned distribution is not always shown accurately over the entire base layer 300, and basically, although the above-mentioned distribution is predominant, there are some regions showing different tendencies. It is judged that it may be possible. The ratio of the amount of beryllium nitride to the amount of beryllium oxide is, for example, the atomic number ratio. That is, it may be determined by the ratio of the number of atoms of oxygen and the ratio of the number of atoms of nitrogen. Examples of the method for analyzing the number of atoms include an X-ray photoelectron spectroscopy and an Auger electron spectroscopy.

光電変換層400は、例えば、アンチモン(Sb)、とアルカリ金属との化合物からなる。アルカリ金属は、例えば、セシウム(Cs)、カリウム(K)、及び、ナトリウム(Na)の少なくともいずれかを含み得る。光電変換層400は、光電陰極1の活性層として機能する。光電変換層400の厚さは、例えば、100Å〜2500Å程度である。基板100を除いた光電陰極1の全体の厚さは、例えば、305Å〜4300Å程度である。 The photoelectric conversion layer 400 is made of, for example, a compound of antimony (Sb) and an alkali metal. The alkali metal may contain, for example, at least one of cesium (Cs), potassium (K), and sodium (Na). The photocathode layer 400 functions as an active layer of the photocathode 1. The thickness of the photoelectric conversion layer 400 is, for example, about 100 Å to 2500 Å. The total thickness of the photocathode 1 excluding the substrate 100 is, for example, about 305 Å to 4300 Å.

引き続いて、光電陰極1の製造方法について説明する。図3〜図5は、図1,2に示された光電陰極の製造方法を説明するための模式的な断面図である。図4の(c)は、図4の(b)の領域Gの拡大図である。この製造方法では、図3に示されるように、まず、基板100を含む容器32を用意する(第1工程)。容器32は、洗浄処理が行われている。続いて、基板100上に中間層200を形成する(第2工程)。 Subsequently, a method for manufacturing the photocathode 1 will be described. 3 to 5 are schematic cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the photocathode shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 4 (c) is an enlarged view of the region G of FIG. 4 (b). In this manufacturing method, as shown in FIG. 3, first, a container 32 containing the substrate 100 is prepared (first step). The container 32 has been washed. Subsequently, the intermediate layer 200 is formed on the substrate 100 (second step).

第2工程では、容器32をチャンバB1内に配置する。また、中間層用のターゲットC1を、基板100の容器32における内側の面となる面100bがターゲットC1に臨むように、チャンバB1内に配置する。そして、チャンバB1内を窒素雰囲気としつつ、該窒素雰囲気でのターゲットC1を用いたスパッタリングにより、基板100の面100bに直接的に中間層200を形成する(図4参照)。 In the second step, the container 32 is arranged in the chamber B1. Further, the target C1 for the intermediate layer is arranged in the chamber B1 so that the surface 100b, which is the inner surface of the container 32 of the substrate 100, faces the target C1. Then, while creating a nitrogen atmosphere in the chamber B1, the intermediate layer 200 is formed directly on the surface 100b of the substrate 100 by sputtering using the target C1 in the nitrogen atmosphere (see FIG. 4).

チャンバB1内の窒素を含む雰囲気は、例えば窒素、窒素及び窒素と異なる不活性ガス(例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、水素等)の混合ガス、窒素及び酸素を含む雰囲気、又は、窒素、酸素、及び窒素と異なる不活性ガスを含む雰囲気である。ターゲットC1は、ハフニウムからなる。 The atmosphere containing nitrogen in the chamber B1 is, for example, nitrogen, an atmosphere containing nitrogen and a mixed gas of an inert gas different from nitrogen (for example, argon, helium, neon, krypton, xenone, hydrogen, etc.), nitrogen and oxygen, or an atmosphere containing nitrogen. The atmosphere contains nitrogen, oxygen, and an inert gas different from nitrogen. Target C1 is made of hafnium.

第2工程では、このような状況下でスパッタリングを行うことにより、基板100の面100bに直接的に中間層200を形成する。すなわち、第2工程では、ハフニウムのターゲットC1を用いたスパッタリングを、窒素を含む雰囲気の下で行うことにより、基板100に直接的にハフニウムの窒化物を含む中間層200を形成する。このように、第2工程では、容器32内にターゲットC1を配置した状態でのスパッタリングが行われる。 In the second step, the intermediate layer 200 is formed directly on the surface 100b of the substrate 100 by performing sputtering under such a situation. That is, in the second step, the intermediate layer 200 containing the hafnium nitride is formed directly on the substrate 100 by performing sputtering using the hafnium target C1 in an atmosphere containing nitrogen. As described above, in the second step, sputtering is performed with the target C1 arranged in the container 32.

なお、第2工程では、スパッタリングに代えて蒸着を行ってもよい。すなわち、第2工程では、ハフニウムのターゲットC1を用いた蒸着又はスパッタリングを、窒素を含む雰囲気の下で行うことができる。蒸着方法としては、抵抗加熱蒸着法や化学気相成長法等を用いることができる。スパッタリングとしては、DCマグネトロン反応性スパッタリング、RFマグネトロンスパッタリング(非反応性)、又は、RFマグネトロン反応性スパッタリング等を用いることができる。 In the second step, vapor deposition may be performed instead of sputtering. That is, in the second step, vapor deposition or sputtering using the hafnium target C1 can be performed in an atmosphere containing nitrogen. As the vapor deposition method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, or the like can be used. As the sputtering, DC magnetron reactive sputtering, RF magnetron sputtering (non-reactive), RF magnetron reactive sputtering, or the like can be used.

続く工程では、中間層200に対して酸化処理を行う(第4工程)。これにより、ハフニウムの酸化物を含む中間層200が得られる。なお、第2工程において、窒素及び酸素を含む雰囲気を用いることにより、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物を含む中間層200を形成することで、当該酸化処理(第4工程)を省略してもよいし、さらに当該酸化処理(第4工程)を実施して中間層200におけるハフニウムの酸化物の量をより増やしてもよい。酸化処理方法としては、放電による酸化や、熱による酸化、光による酸化、酸化雰囲気(オゾンや水蒸気雰囲気等)や酸化剤(酸化溶液等)による酸化等およびそれらの組み合わせ等を用いることができる。そして、酸化処理方法の条件を変更することで、上述したような分布の中間層200とすることができる。 In the subsequent step, the intermediate layer 200 is subjected to an oxidation treatment (fourth step). As a result, the intermediate layer 200 containing the oxide of hafnium is obtained. In the second step, the oxidation treatment (fourth step) is omitted by forming the intermediate layer 200 containing the hafnium nitride and the hafnium oxide by using the atmosphere containing nitrogen and oxygen. Alternatively, the oxidation treatment (fourth step) may be further carried out to further increase the amount of hafnium oxide in the intermediate layer 200. As the oxidation treatment method, oxidation by discharge, oxidation by heat, oxidation by light, oxidation by an oxidizing atmosphere (ozone, steam atmosphere, etc.), oxidation by an oxidizing agent (oxidizing solution, etc.), and a combination thereof can be used. Then, by changing the conditions of the oxidation treatment method, the intermediate layer 200 having the above-mentioned distribution can be obtained.

続く工程では、中間層200上にベリリウムを含む下地層300を形成する(第5工程)。より具体的には、まず、中間層200が形成された容器32をチャンバB2内に配置する。また、下地層用のターゲット源(ベリリウム源)C3を中間層200に対向するようにチャンバB2内に配置する。なお、チャンバB2は、第2工程で用いたチャンバB1と共通化されてもよい。 In the subsequent step, the base layer 300 containing beryllium is formed on the intermediate layer 200 (fifth step). More specifically, first, the container 32 on which the intermediate layer 200 is formed is arranged in the chamber B2. Further, the target source (beryllium source) C3 for the base layer is arranged in the chamber B2 so as to face the intermediate layer 200. The chamber B2 may be shared with the chamber B1 used in the second step.

そして、チャンバB2内を窒素雰囲気としつつ、該窒素雰囲気でのベリリウムのターゲットを用いた蒸着又はスパッタリングにより、中間層200に直接的に下地層300を形成する(図4の(b),(c)参照)。このときのチャンバB2内の雰囲気は、窒素のみからなるものとしてもよいし、窒素と異なる不活性ガスが混入されたものとしてもよい。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、水素等である。 Then, while creating a nitrogen atmosphere in the chamber B2, the base layer 300 is directly formed on the intermediate layer 200 by vapor deposition or sputtering using a beryllium target in the nitrogen atmosphere (FIGS. 4B and 4c). )reference). The atmosphere in the chamber B2 at this time may be composed of only nitrogen or may be mixed with an inert gas different from nitrogen. Examples of the inert gas include argon, helium, neon, krypton, xenon, hydrogen and the like.

蒸着方法としては、抵抗加熱蒸着法や化学気相成長法等を用いることができる。スパッタリングとしては、DCマグネトロン反応性スパッタリング、RFマグネトロンスパッタリング(非反応性)、又は、RFマグネトロン反応性スパッタリング等を用いることができる。なお、ここでのスパッタリングとしても、ターゲット源C3が容器32内に配置した状態でのスパッタリングが行われ得る。 As the vapor deposition method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, or the like can be used. As the sputtering, DC magnetron reactive sputtering, RF magnetron sputtering (non-reactive), RF magnetron reactive sputtering, or the like can be used. As for the sputtering here, the sputtering can be performed in a state where the target source C3 is arranged in the container 32.

続く工程では、下地層300に対して酸化処理を行う(第6工程)。これにより、ベリリウムの酸化物を含む下地層300が得られる。例えば、下地層300における中間層200と反対側から下地層300に対して酸化処理を行う。これにより、下地層300における中間層200と反対側の面300aを含む領域であって、ベリリウムの窒化物を含む膜状の領域がベリリウムの酸化物を含む領域に置換される。この結果、上述した第1下地層(第1領域310)と第2下地層(第2領域320)とが形成される。すなわち、この工程では、下地層300として、中間層200上に設けられベリリウムの窒化物を含む第1下地層と、第1下地層における中間層200と反対側の面310a上に設けられベリリウムの酸化物を含む第2下地層と、が形成されるように、中間層200と反対側から下地層300に対して酸化処理を行う。 In the subsequent step, the base layer 300 is subjected to an oxidation treatment (sixth step). As a result, the base layer 300 containing the oxide of beryllium is obtained. For example, the base layer 300 is oxidized from the side opposite to the intermediate layer 200 in the base layer 300. As a result, the film-like region of the base layer 300 including the surface 300a opposite to the intermediate layer 200 and containing the beryllium nitride is replaced with the region containing the beryllium oxide. As a result, the above-mentioned first base layer (first region 310) and the second base layer (second region 320) are formed. That is, in this step, as the base layer 300, the first base layer provided on the intermediate layer 200 and containing the nitride of beryllium and the surface 310a of the first base layer opposite to the intermediate layer 200 are provided on the beryllium. The base layer 300 is oxidized from the side opposite to the intermediate layer 200 so that the second base layer containing an oxide is formed.

なお、第5工程において、窒素及び酸素を含む雰囲気を用いることにより、ベリリウムの窒化物及びベリリウムの酸化物を含む下地層300を形成することで、当該酸化処理(第6工程)を省略してもよい。或いは、さらに当該酸化処理(第6工程)を実施して下地層300におけるベリリウムの酸化物の量をより増やしてもよい。酸化処理方法としては、放電による酸化や、熱による酸化、光による酸化、酸化雰囲気(オゾンや水蒸気雰囲気等)や酸化剤(酸化溶液等)による酸化等およびそれらの組み合わせ等を用いることができる。そして、酸化処理方法の条件を変更することで、上述したような分布の下地層300とすることができる。また、中間層200及び下地層300に対して一括して酸化処理を行ってもよい。つまり、下地層300に対する酸化処理(第6工程)が、中間層200に対する酸化処理(第4工程)を兼ねてもよく、この場合、中間層200に対する酸化処理(第4工程)を省いてもよい(第4工程を省かず、第4工程及び第6工程の両方を行ってもよい)。 In the fifth step, the oxidation treatment (sixth step) is omitted by forming the base layer 300 containing the nitride of beryllium and the oxide of beryllium by using the atmosphere containing nitrogen and oxygen. May be good. Alternatively, the oxidation treatment (sixth step) may be further carried out to further increase the amount of beryllium oxide in the base layer 300. As the oxidation treatment method, oxidation by discharge, oxidation by heat, oxidation by light, oxidation by an oxidizing atmosphere (ozone, steam atmosphere, etc.), oxidation by an oxidizing agent (oxidizing solution, etc.), and a combination thereof can be used. Then, by changing the conditions of the oxidation treatment method, the base layer 300 having the above-mentioned distribution can be obtained. Further, the intermediate layer 200 and the base layer 300 may be collectively oxidized. That is, the oxidation treatment of the base layer 300 (sixth step) may also serve as the oxidation treatment of the intermediate layer 200 (fourth step). In this case, the oxidation treatment of the intermediate layer 200 (fourth step) may be omitted. (The fourth step may be omitted and both the fourth step and the sixth step may be performed).

続く工程においては、図4の(b)に示されるように、集束電極36、陽極38(図示せず)、及び増倍部40が組付けられたステム板46によって容器32の他端部を封止する。集束電極36には、蒸着源Dが配置されている。また、ステム板46には、ステムピン44を介してアルカリ金属源Eが配置されている。 In the subsequent steps, as shown in FIG. 4B, the other end of the container 32 is held by the stem plate 46 to which the focusing electrode 36, the anode 38 (not shown), and the multiplying portion 40 are assembled. Seal. A thin-film deposition source D is arranged on the focusing electrode 36. Further, the alkali metal source E is arranged on the stem plate 46 via the stem pin 44.

なお、下地層300に対する酸化処理(第6工程)や、中間層200及び下地層300に対する一括した酸化処理は、図4の(b)に示されるように、ステム板46によって容器32の他端部を封止した後に行ってもよい。例えば、下地層300に対する酸化処理(第6工程)として放電による酸化を用いる場合、DC放電酸化やAC放電酸化(例えばRF放電酸化)等を用いることができるが、例えばグロー放電を利用する場合、真空状態とされた容器32内に酸素を適度に封入した後に、集束電極36と容器32(基板100)との間に電圧を印加し、下地層300の面300a側から、ベリリウムの窒化物を含む領域をベリリウムの酸化物を含む領域に置換する。このときの容器32内の圧力(ガスの圧力)は、例えば、0.01Pa〜1000Pa程度である。 The oxidation treatment of the base layer 300 (sixth step) and the batch oxidation treatment of the intermediate layer 200 and the base layer 300 are performed by the stem plate 46 at the other end of the container 32 as shown in FIG. 4 (b). It may be done after sealing the part. For example, when oxidation by electric discharge is used as the oxidation treatment (sixth step) for the underlying layer 300, DC discharge oxidation, AC discharge oxidation (for example, RF discharge oxidation) or the like can be used. For example, when glow discharge is used, After an appropriate amount of oxygen is sealed in the vacuum-conditioned container 32, a voltage is applied between the focusing electrode 36 and the container 32 (substrate 100), and the berylium nitride is discharged from the surface 300a side of the base layer 300. The region containing is replaced with a region containing an oxide of beryllium. The pressure (gas pressure) in the container 32 at this time is, for example, about 0.01 Pa to 1000 Pa.

続く工程においては、図5に示されるように、下地層300の中間層200と反対側の面300a上(すなわち、下地層300を介して中間層200上)に光電変換層400を形成する(第3工程)。より具体的には、第3工程では、まず、図5の(a)に示されるように、蒸着源Dを用いたアンチモンの蒸着により、面300a上にアンチモン層600を形成する。続いて、図5の(b)に示されるように、アルカリ金属源Eからのアルカリ金属の蒸気をアンチモン層600に供給することにより、アンチモン層600を活性化させる。これにより、アンチモン層600から、アンチモンとアルカリ金属との化合物からなる光電変換層400が形成される。 In the subsequent steps, as shown in FIG. 5, the photoelectric conversion layer 400 is formed on the surface 300a of the base layer 300 opposite to the intermediate layer 200 (that is, on the intermediate layer 200 via the base layer 300) (that is, on the intermediate layer 200 via the base layer 300). Third step). More specifically, in the third step, first, as shown in FIG. 5A, the antimony layer 600 is formed on the surface 300a by vapor deposition of antimony using the vapor deposition source D. Subsequently, as shown in FIG. 5B, the antimony layer 600 is activated by supplying the alkali metal vapor from the alkali metal source E to the antimony layer 600. As a result, the antimony layer 600 forms a photoelectric conversion layer 400 made of a compound of antimony and an alkali metal.

引き続いて、作用・効果について説明する。図6は、成膜速度の比較結果を示すグラフである。図6において、破線は、第2工程での雰囲気を窒素雰囲気とした場合の(ハフニウムの窒化物を含む)中間層200の成膜速度を示し、実線は、第2工程での雰囲気を酸素雰囲気とした場合の(ハフニウムの酸化物を含むと共に窒化物を含まない)中間層の成膜速度を示している。図6に示されるように、ハフニウムの窒化物を含む中間層200の成膜速度は、ハフニウムの酸化物からなる中間層の成膜速度と比較して速い。 Next, the action / effect will be described. FIG. 6 is a graph showing a comparison result of film formation speed. In FIG. 6, the broken line shows the film formation rate of the intermediate layer 200 (including the hafnium nitride) when the atmosphere in the second step is a nitrogen atmosphere, and the solid line shows the atmosphere in the second step as an oxygen atmosphere. The film formation rate of the intermediate layer (containing hafnium oxide and not containing nitride) is shown. As shown in FIG. 6, the film forming rate of the intermediate layer 200 containing the hafnium nitride is higher than the film forming rate of the intermediate layer made of hafnium oxide.

図7は、光学特性の比較結果を示すグラフである。図7において、破線は、スパッタリング法(SP)により成膜された窒化ハフニウムの中間層200を示しており、実線は、EB蒸着(EB)により成膜された酸化ハフニウムの中間層を示している。図7の(a),(b)に示されるように、窒化ハフニウムの中間層200は、酸化ハフニウムの中間層と概ね同様の屈折率及び透過率の傾向を示すことから、酸化ハフニウムの中間層と同様に反射防止膜として機能することが理解される。 FIG. 7 is a graph showing a comparison result of optical characteristics. In FIG. 7, the broken line shows the intermediate layer 200 of hafnium nitride formed by the sputtering method (SP), and the solid line shows the intermediate layer of hafnium oxide formed by EB vapor deposition (EB). .. As shown in FIGS. 7A and 7B, the hafnium nitride intermediate layer 200 shows a tendency of a refractive index and a transmittance substantially similar to that of the hafnium oxide intermediate layer. It is understood that it functions as an antireflection film as well as.

図8は、量子効率の比較結果を示すグラフである。図8の(a)において、破線は窒化ハフニウムの中間層200とベリリウムの下地層300を併用した場合を示し、実線は、中間層200を用いずにベリリウムの下地層300のみを用いた場合を示す。図8の(a)に示されるように、窒化ハフニウムの中間層200を用いることにより、入射光の反射防止効果が得られることで、量子効率が向上される。 FIG. 8 is a graph showing the comparison result of quantum efficiency. In FIG. 8A, the broken line shows the case where the intermediate layer 200 of hafnium nitride and the base layer 300 of beryllium are used in combination, and the solid line shows the case where only the base layer 300 of beryllium is used without using the intermediate layer 200. show. As shown in FIG. 8A, the use of the hafnium nitride intermediate layer 200 provides an antireflection effect on the incident light, thereby improving the quantum efficiency.

以上のように、光電陰極1が備える中間層200は、ハフニウムの窒化物を含むものであり、反射防止膜として機能する。また、ハフニウムの窒化物を含む中間層200の成膜速度は、相対的に速い。よって、本実施形態に係る光電陰極1は、量子効率が向上されると共に効率的に製造され得る。 As described above, the intermediate layer 200 included in the photocathode 1 contains a hafnium nitride and functions as an antireflection film. Further, the film formation rate of the intermediate layer 200 containing the hafnium nitride is relatively high. Therefore, the photocathode 1 according to the present embodiment can be efficiently manufactured while improving the quantum efficiency.

また、光電陰極1においては、中間層200は、ハフニウムの酸化物を含む。この場合、中間層200の光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る。 Further, in the photocathode 1, the intermediate layer 200 contains an oxide of hafnium. In this case, the light transmittance of the intermediate layer 200 is improved, and it can function as an antireflection film in a wider wavelength range.

また、光電陰極1においては、中間層200では、ハフニウムの酸化物の量がハフニウムの窒化物の量よりも多い。この場合、より中間層200の光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る。 Further, in the photocathode 1, the amount of hafnium oxide in the intermediate layer 200 is larger than the amount of hafnium nitride. In this case, the light transmittance of the intermediate layer 200 is further improved, and it can function as an antireflection film in a wider wavelength range.

また、光電陰極1においては、中間層200では、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物の少なくとも一方の量が、中間層200の厚さ方向において偏って分布してもよいし、ハフニウムの窒化物の量が、中間層200の厚さ方向において略均一に分布すると共に、ハフニウムの酸化物の量が、中間層200の厚さ方向において略均一に分布してもよい。偏って分布する場合、中間層200を、基板100側の第1領域210と光電変換層400側の第2領域220との2つの領域からなる層として見た場合、中間層200では、ハフニウムの窒化物の量が、第1領域210側(基板100側)よりも第2領域220側(光電変換層400側)において多く、ハフニウムの酸化物の量が、第2領域220側(光電変換層400側)よりも第1領域210側(基板100側)において多くてもよい。さらに、第1領域210及び第2領域220が、互いに積層された第1中間層及び第2中間層であって、第1中間層は、第2中間層よりも基板100側に位置すると共に、ハフニウムの酸化物を含んでもよい。いずれの場合においても、より中間層200の光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る。 Further, in the photocathode 1, in the intermediate layer 200, the amount of at least one of the hafnium nitride and the hafnium oxide may be unevenly distributed in the thickness direction of the intermediate layer 200, or the hafnium nitride may be distributed unevenly. The amount of hafnium oxide may be distributed substantially uniformly in the thickness direction of the intermediate layer 200, and the amount of hafnium oxide may be distributed substantially uniformly in the thickness direction of the intermediate layer 200. In the case of uneven distribution, when the intermediate layer 200 is viewed as a layer composed of two regions, a first region 210 on the substrate 100 side and a second region 220 on the photoelectric conversion layer 400 side, the intermediate layer 200 contains hafnium. The amount of nitride is larger on the second region 220 side (photoelectric conversion layer 400 side) than on the first region 210 side (substrate 100 side), and the amount of hafnium oxide is on the second region 220 side (photoelectric conversion layer). It may be more on the first region 210 side (board 100 side) than on the 400 side). Further, the first region 210 and the second region 220 are a first intermediate layer and a second intermediate layer laminated on each other, and the first intermediate layer is located closer to the substrate 100 than the second intermediate layer, and It may contain an oxide of hafnium. In either case, the light transmittance of the intermediate layer 200 is further improved, and it can function as an antireflection film in a wider wavelength range.

なお、光電陰極1は、中間層200と光電変換層400との間に設けられ、ベリリウムを含む下地層300を備える。このように、ベリリウムを含む下地層300を用いることにより、実効的な量子効率がより向上され、感度が向上される。 The photocathode 1 is provided between the intermediate layer 200 and the photoelectric conversion layer 400, and includes a base layer 300 containing beryllium. As described above, by using the base layer 300 containing beryllium, the effective quantum efficiency is further improved and the sensitivity is improved.

また、光電陰極1においては、下地層300は、ベリリウムの窒化物を含んでもよい。ここで、本発明者の知見によれば、ベリリウムを含む下地層300を成膜するにあたり、例えばベリリウム合金の酸化物からなる下地層や、酸化ベリリウムからなる下地層の成膜速度に比べて、ベリリウムの窒化物を含む下地層の成膜速度の方が速く、効率的に製造され得る。よって、ベリリウムを含む下地層300を含む光電陰極1が効率的に製造され得る。 Further, in the photocathode 1, the base layer 300 may contain beryllium nitride. Here, according to the findings of the present inventor, when forming the base layer 300 containing beryllium, the film formation rate of, for example, the base layer made of an oxide of beryllium alloy or the base layer made of beryllium oxide is higher. The film formation rate of the underlying layer containing beryllium nitride is faster and can be produced efficiently. Therefore, the photocathode 1 including the base layer 300 containing beryllium can be efficiently manufactured.

また、光電陰極1においては、下地層300は、ベリリウムの酸化物を含んでもよい。この場合、光電陰極1の量子効率が向上し、より広い波長範囲において下地層300として機能し得る。 Further, in the photocathode 1, the base layer 300 may contain an oxide of beryllium. In this case, the quantum efficiency of the photocathode 1 is improved, and it can function as the base layer 300 in a wider wavelength range.

また、光電陰極1においては、下地層300では、ベリリウムの酸化物の量がベリリウムの窒化物の量よりも多くてもよい。この場合、光電陰極1の量子効率がより向上し、さらに広い波長範囲において下地層として機能し得る。 Further, in the photocathode 1, in the base layer 300, the amount of beryllium oxide may be larger than the amount of beryllium nitride. In this case, the quantum efficiency of the photocathode 1 is further improved, and it can function as an underlayer in a wider wavelength range.

また、光電陰極1においては、下地層300では、ベリリウムの窒化物及びベリリウムの酸化物の少なくとも一方の量が、下地層300の厚さ方向において偏って分布してもよいし、ベリリウムの窒化物の量が、下地層300の厚さ方向において略均一に分布すると共に、ベリリウムの酸化物の量が、下地層300の厚さ方向において略均一に分布してもよい。偏って分布する場合、下地層300を、基板100側の第1領域310と光電変換層400側の第2領域320の2つの領域からなる層として見た場合、下地層300では、ベリリウムの窒化物の量が、第2領域320側(光電変換層400側)よりも第1領域310側(基板100側)において多く、ベリリウムの酸化物の量が、第1領域310側(基板100側)よりも第2領域320側(光電変換層400側)において多くてもよい。さらに、第1領域310及び第2領域320が、互いに積層された第1下地層及び第2下地層であって、第2下地層は、第1下地層よりも光電変換層400側に位置すると共に、ベリリウムの酸化物を含んでもよい。いずれの場合においても、より光電陰極1の量子効率が向上し、より広い波長範囲において下地層として機能し得る。 Further, in the photoelectric cathode 1, in the base layer 300, at least one amount of beryllium nitride and beryllium oxide may be unevenly distributed in the thickness direction of the base layer 300, or beryllium nitride. The amount of beryllium oxide may be distributed substantially uniformly in the thickness direction of the base layer 300, and the amount of beryllium oxide may be distributed substantially uniformly in the thickness direction of the base layer 300. In the case of uneven distribution, when the base layer 300 is viewed as a layer composed of two regions, a first region 310 on the substrate 100 side and a second region 320 on the photoelectric conversion layer 400 side, the beryllium nitride in the base layer 300. The amount of the substance is larger on the first region 310 side (base 100 side) than on the second region 320 side (photoelectric conversion layer 400 side), and the amount of beryllium oxide is on the first region 310 side (base 100 side). It may be more on the second region 320 side (photoelectric conversion layer 400 side) than on the second region 320 side. Further, the first region 310 and the second region 320 are a first base layer and a second base layer laminated on each other, and the second base layer is located closer to the photoelectric conversion layer 400 than the first base layer. It may also contain an oxide of beryllium. In either case, the quantum efficiency of the photocathode 1 is further improved, and it can function as an underlayer in a wider wavelength range.

また、光電陰極1の製造方法では、第2工程において、ハフニウムを含む中間層を形成する工程として、ハフニウムのターゲットC1を用いた蒸着又はスパッタリングを、窒素を含む雰囲気下で行うことにより、基板100に直接的にハフニウムの窒化物を含む中間層200を形成する。上記の知見のとおり、ハフニウムの窒化物を含む中間層200の成膜速度は相対的に速い。よって、この製造方法によれば、量子効率が向上された光電陰極1を効率的に製造できる。 Further, in the method for manufacturing the photocathode 1, in the second step, as a step of forming an intermediate layer containing hafnium, vapor deposition or sputtering using the hafnium target C1 is performed in an atmosphere containing nitrogen, thereby performing the substrate 100. An intermediate layer 200 containing a hafnium nitride is formed directly on the surface. As shown in the above findings, the film formation rate of the intermediate layer 200 containing the hafnium nitride is relatively high. Therefore, according to this manufacturing method, the photocathode 1 having improved quantum efficiency can be efficiently manufactured.

ここで、図9は、スパッタガス(スパッタリング法における雰囲気)に応じた中間層の成分の分析結果を示すグラフである(分析方法:XPS)。図9の(a)は、スパッタガスを酸素とした場合を示し、図9の(b)は、スパッタガスを窒素とした場合を示し、図9の(c)は、スパッタガスを窒素とアルゴンとの混合ガスとした場合を示している。なお、スパッタガスを窒素とした場合やスパッタガスを窒素とアルゴンとの混合ガスとした場合においては、雰囲気中に多少の残留ガスが存在する可能性が高く、特にそのうちの水分に起因して、酸素も供給される。そのため、成膜された中間層からは酸素原子も検出される場合が多い。また、成膜速度に影響の少ない範囲内で、意図的に酸素を加えてもよい。そして、図9に示されるように、スパッタガスが窒素である場合と比較して、窒素とアルゴンとの混合ガスとした場合には、酸素比率が低下している。 Here, FIG. 9 is a graph showing the analysis results of the components of the intermediate layer according to the sputtering gas (atmosphere in the sputtering method) (analysis method: XPS). 9 (a) shows the case where the sputter gas is oxygen, FIG. 9 (b) shows the case where the sputter gas is nitrogen, and FIG. 9 (c) shows the case where the sputter gas is nitrogen and argon. The case where the gas is mixed with and is shown. When the sputter gas is nitrogen or the sputter gas is a mixed gas of nitrogen and argon, there is a high possibility that some residual gas is present in the atmosphere, especially due to the water content thereof. Oxygen is also supplied. Therefore, oxygen atoms are often detected in the formed intermediate layer. Further, oxygen may be intentionally added within a range that does not affect the film formation rate. Then, as shown in FIG. 9, the oxygen ratio is lower when the sputter gas is a mixed gas of nitrogen and argon as compared with the case where the sputter gas is nitrogen.

これは、スパッタガスにアルゴンを混合することにより、中間層200の成膜速度がさらに向上されたため、成膜時の中間層200への酸素の取り込みが減少した結果であると考えられる。実際に、図10に示されるように、スパッタガスを窒素とアルゴンとの混合ガスとした場合、酸素のみの場合及び窒素のみの場合と比較して成膜速度が速い。そこで、光電陰極1の製造方法においては、第2工程では、窒素とは異なる不活性ガスを含む雰囲気を用いることができる。この場合には、量子効率が向上された光電陰極1をより効率的に製造できる。 It is considered that this is a result of the fact that the film formation rate of the intermediate layer 200 was further improved by mixing argon with the sputtering gas, and thus the uptake of oxygen into the intermediate layer 200 at the time of film formation was reduced. Actually, as shown in FIG. 10, when the sputtering gas is a mixed gas of nitrogen and argon, the film forming rate is faster than in the case of using only oxygen and the case of using only nitrogen. Therefore, in the method for producing the photocathode 1, an atmosphere containing an inert gas different from nitrogen can be used in the second step. In this case, the photocathode 1 with improved quantum efficiency can be manufactured more efficiently.

このように、光電陰極1の製造方法において、第2工程では、窒素及び酸素を含む雰囲気を用いることにより、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物を含む中間層200を形成している。この場合、中間層200の光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る中間層200を形成できる。 As described above, in the method for producing the photocathode 1, in the second step, an intermediate layer 200 containing a hafnium nitride and a hafnium oxide is formed by using an atmosphere containing nitrogen and oxygen. In this case, the light transmittance of the intermediate layer 200 is improved, and the intermediate layer 200 capable of functioning as an antireflection film in a wider wavelength range can be formed.

また、光電陰極1の製造方法においては、第2工程と第3工程との間において、中間層200に対して酸化処理を行う第4工程を備えてもよい。この場合、中間層200の光透過性が向上し、より広い波長範囲において反射防止膜として機能し得る。 Further, in the method for manufacturing the photocathode 1, a fourth step of oxidizing the intermediate layer 200 may be provided between the second step and the third step. In this case, the light transmittance of the intermediate layer 200 is improved, and it can function as an antireflection film in a wider wavelength range.

一方、光電陰極1の製造方法は、第2工程と第3工程との間において、中間層200上にベリリウムを含む下地層300を形成する第5工程を備えている。そして、第3工程では、下地層300上に光電変換層400を形成する。このように、ベリリウムを含む下地層300を中間層200上に形成することにより、実効的な量子効率が向上されると共に感度が向上された光電陰極1を製造できる。 On the other hand, the method for manufacturing the photocathode 1 includes a fifth step of forming a base layer 300 containing beryllium on the intermediate layer 200 between the second step and the third step. Then, in the third step, the photoelectric conversion layer 400 is formed on the base layer 300. By forming the base layer 300 containing beryllium on the intermediate layer 200 in this way, the photocathode 1 having improved effective quantum efficiency and sensitivity can be manufactured.

また、光電陰極1の製造方法においては、第5工程では、窒素を含む雰囲気下において、ベリリウムの窒化物を含む下地層300を形成する。これにより、下地層300を含む光電陰極1を効率的に製造できる。 Further, in the method for producing the photocathode 1, in the fifth step, the base layer 300 containing beryllium nitride is formed in an atmosphere containing nitrogen. As a result, the photocathode 1 including the base layer 300 can be efficiently manufactured.

さらに、光電陰極1の製造方法は、第5工程の後に、下地層300に対して酸化処理を行う第6工程を備えてもよい。この場合、光電陰極1の量子効率が向上し、より広い波長範囲において下地層300として機能し得る。また、第6工程において、下地層300における中間層200と反対側の領域を酸化させることにより、ベリリウムの窒化物を含む第1領域310(第1下地層)と、第1領域310よりも中間層200と反対側に位置し、ベリリウムの酸化物を含む第2領域320(第2下地層)と、を形成してもよい。この場合、実効的な量子効率がさらに向上されると共に感度がより向上された光電陰極1を製造できる。 Further, the method for manufacturing the photocathode 1 may include a sixth step of performing an oxidation treatment on the base layer 300 after the fifth step. In this case, the quantum efficiency of the photocathode 1 is improved, and it can function as the base layer 300 in a wider wavelength range. Further, in the sixth step, by oxidizing the region of the base layer 300 on the side opposite to the intermediate layer 200, the first region 310 (first base layer) containing beryllium nitride is intermediate between the first region 310 and the first region 310. A second region 320 (second base layer), which is located on the opposite side of the layer 200 and contains an oxide of beryllium, may be formed. In this case, it is possible to manufacture the photocathode 1 in which the effective quantum efficiency is further improved and the sensitivity is further improved.

さらに、光電陰極1の製造方法では、第6工程において、中間層200及び下地層300に対して一括して酸化処理を行ってもよい。この場合、中間層200と下地層300の酸化処理を一括に行うため、光電陰極1を効率的に製造できる。 Further, in the method for producing the photocathode 1, in the sixth step, the intermediate layer 200 and the base layer 300 may be collectively oxidized. In this case, since the oxidation treatment of the intermediate layer 200 and the base layer 300 is performed at once, the photocathode 1 can be efficiently manufactured.

以上の実施形態は、本発明の一態様を説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の変形がされ得る。 The above-described embodiment describes one aspect of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

例えば、光電陰極1は、下地層300を備えていなくてもよい。この場合、中間層200(面200a)に直接的に光電変換層400が設けられることとなる。すなわち、この場合には、基板100上に、中間層200及び光電変換層400がこの順で積層されることとなる。 For example, the photocathode 1 does not have to include the base layer 300. In this case, the photoelectric conversion layer 400 is provided directly on the intermediate layer 200 (plane 200a). That is, in this case, the intermediate layer 200 and the photoelectric conversion layer 400 are laminated in this order on the substrate 100.

1…光電陰極、100…基板(透光性基板)、200…中間層、300…下地層、310…第1領域(第1下地層)、320…第2領域(第2下地層)、400…光電変換層。 1 ... Photocathode, 100 ... Substrate (translucent substrate), 200 ... Intermediate layer, 300 ... Underlayer, 310 ... First region (first underlayer), 320 ... Second region (second underlayer), 400 … Photocathode conversion layer.

Claims (24)

透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられ、光の入射に応じて光電子を発生させる光電変換層と、
前記透光性基板と前記光電変換層との間において前記透光性基板に接触して設けられた中間層と、を備え、
前記中間層は、ハフニウムの窒化物を含む、
る光電陰極。
With a translucent substrate,
A photoelectric conversion layer provided on the translucent substrate and generating photoelectrons in response to light incident,
An intermediate layer provided in contact with the translucent substrate between the translucent substrate and the photoelectric conversion layer is provided.
The intermediate layer contains a hafnium nitride.
Photocathode.
前記中間層は、ハフニウムの酸化物を含む、
請求項1に記載の光電陰極。
The intermediate layer contains a hafnium oxide.
The photocathode according to claim 1.
前記中間層では、ハフニウムの酸化物の量が、ハフニウムの窒化物の量よりも多い、
請求項2に記載の光電陰極。
In the intermediate layer, the amount of hafnium oxide is greater than the amount of hafnium nitride.
The photocathode according to claim 2.
前記中間層では、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物の少なくとも一方の量が、前記中間層の厚さ方向に偏って分布する、
請求項2又は3に記載の光電陰極。
In the intermediate layer, the amount of at least one of the hafnium nitride and the hafnium oxide is distributed unevenly in the thickness direction of the intermediate layer.
The photocathode according to claim 2 or 3.
前記中間層では、ハフニウムの窒化物の量が、前記透光性基板側よりも前記光電変換層側で多く、且つ、ハフニウムの酸化物の量が、前記光電変換層側よりも前記透光性基板側で多い、
請求項4に記載の光電陰極。
In the intermediate layer, the amount of hafnium nitride is larger on the photoelectric conversion layer side than on the translucent substrate side, and the amount of hafnium oxide is more translucent than on the photoelectric conversion layer side. Many on the board side,
The photocathode according to claim 4.
前記中間層は、互に積層された第1中間層及び第2中間層を有し、
前記第1中間層は、前記第2中間層よりも前記透光性基板側に位置すると共に、ハフニウムの酸化物を含む、
請求項5に記載の光電陰極。
The intermediate layer has a first intermediate layer and a second intermediate layer laminated on each other.
The first intermediate layer is located closer to the translucent substrate than the second intermediate layer and contains an oxide of hafnium.
The photocathode according to claim 5.
前記中間層では、ハフニウムの窒化物の量が、前記中間層の厚さ方向において略均一に分布すると共に、ハフニウムの酸化物の量が、前記中間層の厚さ方向において略均一に分布する、
請求項2又は3に記載の光電陰極。
In the intermediate layer, the amount of hafnium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the intermediate layer, and the amount of hafnium oxide is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the intermediate layer.
The photocathode according to claim 2 or 3.
前記中間層と前記光電変換層との間に設けられ、ベリリウムを含む下地層を備える、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の光電陰極。
A base layer provided between the intermediate layer and the photoelectric conversion layer and containing beryllium is provided.
The photocathode according to any one of claims 1 to 7.
前記下地層は、ベリリウムの窒化物を含む、
請求項8に記載の光電陰極。
The underlayer contains beryllium nitride.
The photocathode according to claim 8.
前記下地層は、ベリリウムの酸化物を含む、
請求項8に記載の光電陰極。
The base layer contains an oxide of beryllium.
The photocathode according to claim 8.
前記下地層は、ベリリウムの酸化物を含む、
請求項9に記載の光電陰極。
The base layer contains an oxide of beryllium.
The photocathode according to claim 9.
前記下地層では、ベリリウムの酸化物の量が、ベリリウムの窒化物の量よりも多い、
請求項11に記載の光電陰極。
In the underlayer, the amount of beryllium oxide is greater than the amount of beryllium nitride.
The photocathode according to claim 11.
前記下地層では、ベリリウムの窒化物及びベリリウムの酸化物の少なくとも一方の量が、前記下地層の厚さ方向において偏って分布する、
請求項11又は12に記載の光電陰極。
In the base layer, at least one amount of beryllium nitride and beryllium oxide is unevenly distributed in the thickness direction of the base layer.
The photocathode according to claim 11 or 12.
前記下地層では、ベリリウムの窒化物の量が、前記光電変換層側よりも前記透光性基板側に多く、且つ、ベリリウムの酸化物の量が、前記透光性基板側よりも前記光電変換層側で多い、
請求項13に記載の光電陰極。
In the base layer, the amount of beryllium nitride is larger on the translucent substrate side than on the photoelectric conversion layer side, and the amount of beryllium oxide is larger on the translucent substrate side than on the translucent substrate side. Many on the layer side,
The photocathode according to claim 13.
前記下地層は、互に積層された第1下地層及び第2下地層を有し、
前記第2下地層は、前記第1下地層よりも前記光電変換層側に位置すると共に、ベリリウムの酸化物を含む、
請求項14に記載の光電陰極。
The base layer has a first base layer and a second base layer that are laminated on each other.
The second base layer is located closer to the photoelectric conversion layer than the first base layer and contains an oxide of beryllium.
The photocathode according to claim 14.
前記下地層では、ベリリウムの窒化物の量が、前記下地層の厚さ方向において略均一に分布すると共に、ベリリウムの酸化物の量が、前記下地層の厚さ方向において略均一に分布する、
請求項15に記載の光電陰極。
In the base layer, the amount of beryllium nitride is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the base layer, and the amount of oxide of beryllium is distributed substantially uniformly in the thickness direction of the base layer.
The photocathode according to claim 15.
透光性基板を用意する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記透光性基板上にハフニウムを含む中間層を形成する第2工程と、
前記第2工程の後に、前記中間層上に、光の入射に応じて光電子を発生させる光電変換層を形成する第3工程と、を備え、
前記第2工程では、窒素を含む雰囲気下において前記透光性基板に直接的にハフニウムの窒化物を含む前記中間層を形成する、
光電陰極の製造方法。
The first step of preparing a translucent substrate and
After the first step, a second step of forming an intermediate layer containing hafnium on the translucent substrate, and
After the second step, a third step of forming a photoelectric conversion layer that generates photoelectrons in response to the incident of light is provided on the intermediate layer.
In the second step, the intermediate layer containing a hafnium nitride is formed directly on the translucent substrate in an atmosphere containing nitrogen.
A method for manufacturing a photocathode.
前記第2工程では、窒素及び酸素を含む前記雰囲気を用いることにより、ハフニウムの窒化物及びハフニウムの酸化物を含む前記中間層を形成する、
請求項17に記載の光電陰極の製造方法。
In the second step, the atmosphere containing nitrogen and oxygen is used to form the intermediate layer containing hafnium nitride and hafnium oxide.
The method for manufacturing a photocathode according to claim 17.
前記第2工程では、窒素とは異なる不活性ガスを含む前記雰囲気を用いる、
請求項17又は18に記載の光電陰極の製造方法。
In the second step, the atmosphere containing an inert gas different from nitrogen is used.
The method for producing a photocathode according to claim 17 or 18.
前記第2工程と前記第3工程との間において、前記中間層に対して酸化処理を行う第4工程を備える、
請求項17〜19のいずれか一項に記載の光電陰極の製造方法。
Between the second step and the third step, a fourth step of oxidizing the intermediate layer is provided.
The method for producing a photocathode according to any one of claims 17 to 19.
前記第2工程と前記第3工程との間において、前記中間層上にベリリウムを含む下地層を形成する第5工程を備え、
前記第3工程では、前記下地層上に前記光電変換層を形成する、
請求項17〜20のいずれか一項に記載の光電陰極の製造方法。
Between the second step and the third step, a fifth step of forming a base layer containing beryllium on the intermediate layer is provided.
In the third step, the photoelectric conversion layer is formed on the base layer.
The method for producing a photocathode according to any one of claims 17 to 20.
前記第5工程では、窒素を含む雰囲気下において、ベリリウムの窒化物を含む前記下地層を形成する、
請求項21に記載の光電陰極の製造方法。
In the fifth step, the base layer containing beryllium nitride is formed in an atmosphere containing nitrogen.
The method for manufacturing a photocathode according to claim 21.
前記第5工程の後に、前記下地層に対して酸化処理を行う第6工程を備える、
請求項22に記載の光電陰極の製造方法。
After the fifth step, a sixth step of performing an oxidation treatment on the base layer is provided.
The method for manufacturing a photocathode according to claim 22.
前記第6工程では、前記中間層及び前記下地層に対して一括して酸化処理を行う、
請求項23に記載の光電陰極の製造方法。
In the sixth step, the intermediate layer and the base layer are collectively oxidized.
The method for manufacturing a photocathode according to claim 23.
JP2020046645A 2020-03-17 2020-03-17 Photocathode and manufacturing method of the same Pending JP2021150068A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020046645A JP2021150068A (en) 2020-03-17 2020-03-17 Photocathode and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020046645A JP2021150068A (en) 2020-03-17 2020-03-17 Photocathode and manufacturing method of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021150068A true JP2021150068A (en) 2021-09-27

Family

ID=77849246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020046645A Pending JP2021150068A (en) 2020-03-17 2020-03-17 Photocathode and manufacturing method of the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021150068A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5342769B2 (en) Photocathode, electron tube and photomultiplier tube
WO2020261786A1 (en) Photocathode, electron tube, and method for manufacturing photocathode
JP2010257962A (en) Photocathode, electron tube, and photomultiplier tube
WO2007102471A1 (en) Photoelectric surface, electron tube comprising same, and method for producing photoelectric surface
US4639638A (en) Photomultiplier dynode coating materials and process
JP4562844B2 (en) Photocathode and electron tube
JP5308078B2 (en) Photocathode
JP2021150068A (en) Photocathode and manufacturing method of the same
WO2001054157A1 (en) Cathode for emitting photoelectron or secondary electron, photomultiplier tube, and electron-multiplier tube
JP5955713B2 (en) Photocathode
JPWO2020261786A5 (en) Photocathode, Electron Tube, and Electron Tube Manufacturing Method
EP0567297A1 (en) Reflection-type photoelectric surface and photomultiplier
RU2799886C1 (en) Photocathode, electronic lamp and method of photocathode manufacturing
US5463272A (en) Cathode for photoelectric emission, cathode for secondary electron emission, electron multiplier tube, and photomultiplier tube
CA3139639A1 (en) Photocathode, electron tube, and method for manufacturing photocathode
JPH0883561A (en) Secondary electron multiplying electrode and photomultiplier
JP5865527B2 (en) Photocathode and photomultiplier tube
JP7445098B1 (en) electron tube
RU2780041C1 (en) Microchannel plate
JPH11120899A (en) Secondary electron discharge device and electron tube using the device
JPS6185747A (en) Secondary electron emission surface
JPH10172503A (en) Photomultiplier
JP2809689B2 (en) Method of manufacturing input surface for X-ray image intensifier
JP3034105B2 (en) Method of manufacturing photomultiplier tube
JP2014044960A (en) Photocathode