JP2923462B2 - 光電陰極および電子管 - Google Patents
光電陰極および電子管Info
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- JP2923462B2 JP2923462B2 JP31683295A JP31683295A JP2923462B2 JP 2923462 B2 JP2923462 B2 JP 2923462B2 JP 31683295 A JP31683295 A JP 31683295A JP 31683295 A JP31683295 A JP 31683295A JP 2923462 B2 JP2923462 B2 JP 2923462B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光子の入射によって
光電子を放出する光電陰極（光電子放出面）およびこれ
を用いた電子管に関するものである。電子管は、光電陰
極を用いて微弱光を検出する装置であり、光電子増倍管
（光電管）の他、これの均等物、すなわち、ストリーク
管（ストリークカメラ）やイメージ管等は電子管の範疇
に含まれる。
光電子を放出する光電陰極（光電子放出面）およびこれ
を用いた電子管に関するものである。電子管は、光電陰
極を用いて微弱光を検出する装置であり、光電子増倍管
（光電管）の他、これの均等物、すなわち、ストリーク
管（ストリークカメラ）やイメージ管等は電子管の範疇
に含まれる。
【０００２】
【従来の技術】長波長用の光電子放出面は、例えば、米
国特許第3,958,143 号に示される。この光電子放出面で
は、入射光により発生した光電子は光電子放出面内部に
形成された電界によって加速され、より高いエネルギー
帯へ遷移させられた後、真空中へ放出させられる。この
遷移電子型光電子放出面の概略は図９の断面図に示され
る。半導体基板１上には光吸収層２および電子放出層３
が積層されている。さらにこの電子放出層３の表面には
５０〜１００オングストロームの厚さの薄膜ショットキ
電極４が形成されている。半導体基板１の裏面に形成さ
れたオーミック電極５とこの薄膜ショットキ電極４との
間にバイアス電圧が印加される。この電圧印加により、
薄膜ショットキ電極４の側から光吸収層２に向けて空乏
層が延び、光電子放出面内に所定の電界が形成される。
この電界により、光入射によって発生した光電子が加速
され、真空中へ放出される。
国特許第3,958,143 号に示される。この光電子放出面で
は、入射光により発生した光電子は光電子放出面内部に
形成された電界によって加速され、より高いエネルギー
帯へ遷移させられた後、真空中へ放出させられる。この
遷移電子型光電子放出面の概略は図９の断面図に示され
る。半導体基板１上には光吸収層２および電子放出層３
が積層されている。さらにこの電子放出層３の表面には
５０〜１００オングストロームの厚さの薄膜ショットキ
電極４が形成されている。半導体基板１の裏面に形成さ
れたオーミック電極５とこの薄膜ショットキ電極４との
間にバイアス電圧が印加される。この電圧印加により、
薄膜ショットキ電極４の側から光吸収層２に向けて空乏
層が延び、光電子放出面内に所定の電界が形成される。
この電界により、光入射によって発生した光電子が加速
され、真空中へ放出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造をした光電子放出面では薄膜ショットキ電極４
が５０〜１００オングストロームと薄いため、制御性良
くこの薄いショットキ電極４を再現し、製造することは
困難であった。このため、所望の特性を備えた光電子放
出面を再現性良く得ることは困難であった。一方、光電
子放出面の性能は上記の薄膜ショットキ電極４の特性に
強く影響され、特に光電感度や暗電流はこのショットキ
電極の特性によって決定されるといっても過言ではな
い。
うな構造をした光電子放出面では薄膜ショットキ電極４
が５０〜１００オングストロームと薄いため、制御性良
くこの薄いショットキ電極４を再現し、製造することは
困難であった。このため、所望の特性を備えた光電子放
出面を再現性良く得ることは困難であった。一方、光電
子放出面の性能は上記の薄膜ショットキ電極４の特性に
強く影響され、特に光電感度や暗電流はこのショットキ
電極の特性によって決定されるといっても過言ではな
い。
【０００４】このため、このような問題を解決し、ショ
ットキ電極を再現性良く形成するため、米国特許第5,04
7,821 号による光電子放出面が、また、特開平3-29971
号公報による光電子放出面が開示されている。これらの
発明ではショットキ電極の形状が所定のパターンに形成
されることにより、ショットキ電極を薄膜化する必要が
なくなっている。従って、これらの光電子放出面によれ
ば、上記の米国特許第3,958,143 号に示される光電子放
出面に比較し、容易に再現性良くショットキ電極を形成
できる。
ットキ電極を再現性良く形成するため、米国特許第5,04
7,821 号による光電子放出面が、また、特開平3-29971
号公報による光電子放出面が開示されている。これらの
発明ではショットキ電極の形状が所定のパターンに形成
されることにより、ショットキ電極を薄膜化する必要が
なくなっている。従って、これらの光電子放出面によれ
ば、上記の米国特許第3,958,143 号に示される光電子放
出面に比較し、容易に再現性良くショットキ電極を形成
できる。
【０００５】しかし、これらの米国特許第5,047,821 号
および特開平3-29971 号公報による光電子放出面におい
ても、ｐ型半導体上にショットキ電極が形成されている
点では米国特許第3,958,143 号による光電子放出面と根
本的に変わりはない。つまり、ｐ型半導体上に形成され
たショットキ電極の特性は、ショットキ電極と光電子放
出面との界面の状態に非常に敏感で不安定である。この
ため、上記の米国特許第5,047,821 号および特開平3-29
971 号公報による光電子放出面においても、やはり再現
性良く所望の光電変換特性を得ることは困難であった。
特に、このような光電陰極を、入射光を電子放出側に受
ける、いわゆる反射型光電面として用いる場合、上記シ
ョットキ電極は入射光を遮るため、光電陰極の光電感度
は大幅に低下する。
および特開平3-29971 号公報による光電子放出面におい
ても、ｐ型半導体上にショットキ電極が形成されている
点では米国特許第3,958,143 号による光電子放出面と根
本的に変わりはない。つまり、ｐ型半導体上に形成され
たショットキ電極の特性は、ショットキ電極と光電子放
出面との界面の状態に非常に敏感で不安定である。この
ため、上記の米国特許第5,047,821 号および特開平3-29
971 号公報による光電子放出面においても、やはり再現
性良く所望の光電変換特性を得ることは困難であった。
特に、このような光電陰極を、入射光を電子放出側に受
ける、いわゆる反射型光電面として用いる場合、上記シ
ョットキ電極は入射光を遮るため、光電陰極の光電感度
は大幅に低下する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、入射した光に感応し
て電子を放出する光電陰極において、第１導電型の半導
体基板と、半導体基板上に形成された第１導電型の第１
半導体層（光吸収層）と、第１半導体層上に形成された
第１導電型の第２半導体層（電子放出層）と、第２半導
体層上に形成された第２導電型の第３半導体層（コンタ
クト層）と、第３半導体層上に形成された表面電極と、
第２半導体層の露出表面に形成され、第２半導体層の仕
事関数を低下させる活性層と、基板に設けられた裏面電
極と、を備えることを特徴とする。
を解消するためになされたもので、入射した光に感応し
て電子を放出する光電陰極において、第１導電型の半導
体基板と、半導体基板上に形成された第１導電型の第１
半導体層（光吸収層）と、第１半導体層上に形成された
第１導電型の第２半導体層（電子放出層）と、第２半導
体層上に形成された第２導電型の第３半導体層（コンタ
クト層）と、第３半導体層上に形成された表面電極と、
第２半導体層の露出表面に形成され、第２半導体層の仕
事関数を低下させる活性層と、基板に設けられた裏面電
極と、を備えることを特徴とする。
【０００７】また、このような光電子放出面を用いて光
電子増倍管や、画像増強管およびストリーク管といった
光電変換管を構成することを特徴とするものである。
電子増倍管や、画像増強管およびストリーク管といった
光電変換管を構成することを特徴とするものである。
【０００８】オーミック性接触の表面電極および裏面電
極に電圧がバイアスされることにより、コンタクト層お
よび電子放出層間のＰＮ接合に逆バイアスがかかる。従
って、このＰＮ接合部から光電子放出面内に空乏層が延
び、光電子放出面内に光電子を加速するための電界が形
成される。
極に電圧がバイアスされることにより、コンタクト層お
よび電子放出層間のＰＮ接合に逆バイアスがかかる。従
って、このＰＮ接合部から光電子放出面内に空乏層が延
び、光電子放出面内に光電子を加速するための電界が形
成される。
【０００９】また、コンタクト層が電子放出層をほぼ均
一に分布して露出するパターン形状を有するため、光吸
収層で励起された光電子は放出面近傍でその走行を妨げ
られることなく、効率よく真空中へ放出される。さら
に、上面（表面）電極はコンタクト層の微小領域のみに
形成されているので、表面電極は入射光を遮ることがな
く、したがって、入射光の透過率は低下せず、光電変換
効率を大幅に向上させることができる。微小領域の面積
は３ｍｍ2 よりも小さく、上面電極はこの微小点でのみ
コンタクト層と接している。
一に分布して露出するパターン形状を有するため、光吸
収層で励起された光電子は放出面近傍でその走行を妨げ
られることなく、効率よく真空中へ放出される。さら
に、上面（表面）電極はコンタクト層の微小領域のみに
形成されているので、表面電極は入射光を遮ることがな
く、したがって、入射光の透過率は低下せず、光電変換
効率を大幅に向上させることができる。微小領域の面積
は３ｍｍ2 よりも小さく、上面電極はこの微小点でのみ
コンタクト層と接している。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の形態による
光電子放出面の概略を示す断面図である。また、図１０
は、この光電陰極を用いた光電子増倍管を示す。
光電子放出面の概略を示す断面図である。また、図１０
は、この光電陰極を用いた光電子増倍管を示す。
【００１１】半導体基板１１はIII −Ｖ族化合物半導体
材料であるＩｎＰからなり、その導電型はｐ+ 型になっ
ている。この半導体基板１１上には入射光を吸収して光
電子を生成する光吸収層１２が形成されている。この光
吸収層１２は同じくIII −Ｖ族化合物半導体材料である
ＩｎＧａＡｓＰからなり、その導電型はｐ- 型になって
いる。さらに、この光吸収層１２上には光電子が放出面
に向けて加速される電子放出層１３が形成されている。
この電子放出層１３もIII −Ｖ族化合物半導体材料であ
るＩｎＰからなり、その導電型はｐ- 型になっている。
また、この電子放出層１３上には、この電子放出層１３
とＰＮ接合を形成するコンタクト層１４が形成されてい
る。このコンタクト層１４もIII −Ｖ族化合物半導体材
料であるＩｎＰからなり、その導電型はｎ+ 型になって
いる。
材料であるＩｎＰからなり、その導電型はｐ+ 型になっ
ている。この半導体基板１１上には入射光を吸収して光
電子を生成する光吸収層１２が形成されている。この光
吸収層１２は同じくIII −Ｖ族化合物半導体材料である
ＩｎＧａＡｓＰからなり、その導電型はｐ- 型になって
いる。さらに、この光吸収層１２上には光電子が放出面
に向けて加速される電子放出層１３が形成されている。
この電子放出層１３もIII −Ｖ族化合物半導体材料であ
るＩｎＰからなり、その導電型はｐ- 型になっている。
また、この電子放出層１３上には、この電子放出層１３
とＰＮ接合を形成するコンタクト層１４が形成されてい
る。このコンタクト層１４もIII −Ｖ族化合物半導体材
料であるＩｎＰからなり、その導電型はｎ+ 型になって
いる。
【００１２】ここで、各層のキャリア濃度は、ｐ+ −Ｉ
ｎＰからなる半導体基板１１が１０18ｃｍ-3以上，ｐ-
−ＩｎＧａＡｓＰからなる光吸収層１２が５×１０16ｃ
ｍ-3以下，ｐ- −ＩｎＰからなる電子放出層１３が５×
１０16ｃｍ-3以下，ｎ+ −ＩｎＰからなるコンタクト層
１４が１０18ｃｍ-3以上であることが望ましい。しか
し、各層のキャリア濃度は必ずしもこれに限定されるも
のではない。
ｎＰからなる半導体基板１１が１０18ｃｍ-3以上，ｐ-
−ＩｎＧａＡｓＰからなる光吸収層１２が５×１０16ｃ
ｍ-3以下，ｐ- −ＩｎＰからなる電子放出層１３が５×
１０16ｃｍ-3以下，ｎ+ −ＩｎＰからなるコンタクト層
１４が１０18ｃｍ-3以上であることが望ましい。しか
し、各層のキャリア濃度は必ずしもこれに限定されるも
のではない。
【００１３】コンタクト層１４上にはこのコンタクト層
１４にオーミック接触する表面電極１５が形成されてい
る。この表面電極１５はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金から
なる。表面電極１５およびコンタクト層１４は、リソグ
ラフィー技術およびエッチング技術を用いて適当な間隔
のメッシュ（格子）パターン形状に同一に加工されてい
る。このメッシュパターンには格子窓が形成され、この
各格子窓から電子放出層１３の表面が矩形状に露出して
いる。また、このメッシュパターンは電子放出層１３の
表面に規則的に形成されているため、格子窓は電子放出
層１３の表面にほぼ均一に分布している。従って、電子
放出層１３の矩形状表面は、この格子窓を介してほぼ均
一に分布して露出している。また、露出したこの電子放
出層１３の表面にはＣｓ層１６が薄く塗布されている。
このＣｓ層１６により電子放出層１３の露出した表面の
仕事関数が低下させられており、光電子が真空中へ放出
されやすい構造になっている。また、半導体基板１１の
裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金からなる裏面電極１
７が形成されている。この裏面電極１７は半導体基板１
１の裏面にオーミック接触している。
１４にオーミック接触する表面電極１５が形成されてい
る。この表面電極１５はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金から
なる。表面電極１５およびコンタクト層１４は、リソグ
ラフィー技術およびエッチング技術を用いて適当な間隔
のメッシュ（格子）パターン形状に同一に加工されてい
る。このメッシュパターンには格子窓が形成され、この
各格子窓から電子放出層１３の表面が矩形状に露出して
いる。また、このメッシュパターンは電子放出層１３の
表面に規則的に形成されているため、格子窓は電子放出
層１３の表面にほぼ均一に分布している。従って、電子
放出層１３の矩形状表面は、この格子窓を介してほぼ均
一に分布して露出している。また、露出したこの電子放
出層１３の表面にはＣｓ層１６が薄く塗布されている。
このＣｓ層１６により電子放出層１３の露出した表面の
仕事関数が低下させられており、光電子が真空中へ放出
されやすい構造になっている。また、半導体基板１１の
裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金からなる裏面電極１
７が形成されている。この裏面電極１７は半導体基板１
１の裏面にオーミック接触している。
【００１４】このような構造において、バッテリ１８に
よって表面電極１５と裏面電極１７との間に所定のバイ
アス電圧が印加される。この電圧印加により、コンタク
ト層１４と電子放出層１３との間に形成されたｐｎ接合
に逆バイアスがかかる。従って、このｐｎ接合部から光
電子放出面内に空乏層が延び、電子放出層１３と光吸収
層１２の内部に光電子を加速する方向に電界が形成され
る。
よって表面電極１５と裏面電極１７との間に所定のバイ
アス電圧が印加される。この電圧印加により、コンタク
ト層１４と電子放出層１３との間に形成されたｐｎ接合
に逆バイアスがかかる。従って、このｐｎ接合部から光
電子放出面内に空乏層が延び、電子放出層１３と光吸収
層１２の内部に光電子を加速する方向に電界が形成され
る。
【００１５】図１０の光電子増倍管について、さらに詳
しく説明する。図１０に示す光電子増倍管は、その上に
入射した光に感応して電子を放出する光電陰極１０を備
える。この光電陰極１０は、基板１１、第１層１２、第
２層１４、第３層１４、活性層１６、表面電極１５およ
び裏面電極１７を備える。
しく説明する。図１０に示す光電子増倍管は、その上に
入射した光に感応して電子を放出する光電陰極１０を備
える。この光電陰極１０は、基板１１、第１層１２、第
２層１４、第３層１４、活性層１６、表面電極１５およ
び裏面電極１７を備える。
【００１６】基板１１は、キャリア濃度が１×１０18ｃ
ｍ-3以上のｐ型ＩｎＰである。第１半導体層１２は、キ
ャリア濃度が５×１０16ｃｍ-3以下のｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐであり、基板１１に接触している。第２半導体層１３
は、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3以下のｐ型ＩｎＰで
あり、第１半導体層１２に接触している。第３半導体層
１４は、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上のｎ型Ｉ
ｎＰであり、第２半導体層１３に接触している。表面電
極１５は、複数の開口を有し、第３半導体層１４に接触
している。活性層１６は、第２半導体層１３の残りの露
出表面に接触しており、第２半導体層１３の仕事関数を
低下させる。活性層は、Ｃｓ、ＣｓＯ、ＣｓＦのいずれ
か１つから選択される。裏面電極１７は開口を有し、基
板１１の下面に接触している。
ｍ-3以上のｐ型ＩｎＰである。第１半導体層１２は、キ
ャリア濃度が５×１０16ｃｍ-3以下のｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐであり、基板１１に接触している。第２半導体層１３
は、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3以下のｐ型ＩｎＰで
あり、第１半導体層１２に接触している。第３半導体層
１４は、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上のｎ型Ｉ
ｎＰであり、第２半導体層１３に接触している。表面電
極１５は、複数の開口を有し、第３半導体層１４に接触
している。活性層１６は、第２半導体層１３の残りの露
出表面に接触しており、第２半導体層１３の仕事関数を
低下させる。活性層は、Ｃｓ、ＣｓＯ、ＣｓＦのいずれ
か１つから選択される。裏面電極１７は開口を有し、基
板１１の下面に接触している。
【００１７】したがって、半導体基板１１のエネルギー
バンドギャップは、第１半導体層１２のエネルギーバン
ドギャップよりも大きく、且つ、第２半導体層１３のエ
ネルギーバンドギャップは、第１半導体層１２のエネル
ギーバンドギャップよりも大きい。
バンドギャップは、第１半導体層１２のエネルギーバン
ドギャップよりも大きく、且つ、第２半導体層１３のエ
ネルギーバンドギャップは、第１半導体層１２のエネル
ギーバンドギャップよりも大きい。
【００１８】この光電子増倍管は、密閉容器Ｖ１を備え
る。容器Ｖ１は、ガラス管３１および面板３４を備え
る。ガラス管３１と面板３４とは、シール材ＳＥ１で接
着されており、光は、面板（所定部分）３４を通過す
る。この所定部分の内側には、透明電極ＴＲ１が塗布さ
れている。光電陰極は、接着剤ＡＤ１で、ガラス管３１
に固定されており、透明電極ＴＲ１と裏面電極１７とは
接触している。透明電極ＴＲ１は、管３１の内面をコー
ティングする導電膜ＣＬ２に接触しており、導電膜ＣＬ
２、ワイヤＷ１を介して、ピンＰ１に接続されている。
内部導電膜ＣＬ１は、集束電極ＦＥ１と光電陰極１０と
の間の空間を囲むように、管３１の内面をコーティング
している。また、この光電子増倍管は、容器Ｖ１を貫通
する複数のピンＰＳを有する。ピンＰ１およびＰ２を除
くそれぞれのピンは、容器Ｖ１内に配置された複数のボ
ックスアンドグリッド型ダイノードＤ１−Ｄ７、および
アノードＡ１に電気的に接続されている。アノードＡ１
は、最終段ダイノードＤ７の近傍に配置されており、こ
れらのダイノードＤ１−Ｄ７で増倍された電子を収集す
る。また、これらのダイノードＤ２−Ｄ７は、第１段ダ
イノードＤ１から連なっている。それぞれのダイノード
の内面には、二次電子放出体ＳＥ１が塗布されている。
る。容器Ｖ１は、ガラス管３１および面板３４を備え
る。ガラス管３１と面板３４とは、シール材ＳＥ１で接
着されており、光は、面板（所定部分）３４を通過す
る。この所定部分の内側には、透明電極ＴＲ１が塗布さ
れている。光電陰極は、接着剤ＡＤ１で、ガラス管３１
に固定されており、透明電極ＴＲ１と裏面電極１７とは
接触している。透明電極ＴＲ１は、管３１の内面をコー
ティングする導電膜ＣＬ２に接触しており、導電膜ＣＬ
２、ワイヤＷ１を介して、ピンＰ１に接続されている。
内部導電膜ＣＬ１は、集束電極ＦＥ１と光電陰極１０と
の間の空間を囲むように、管３１の内面をコーティング
している。また、この光電子増倍管は、容器Ｖ１を貫通
する複数のピンＰＳを有する。ピンＰ１およびＰ２を除
くそれぞれのピンは、容器Ｖ１内に配置された複数のボ
ックスアンドグリッド型ダイノードＤ１−Ｄ７、および
アノードＡ１に電気的に接続されている。アノードＡ１
は、最終段ダイノードＤ７の近傍に配置されており、こ
れらのダイノードＤ１−Ｄ７で増倍された電子を収集す
る。また、これらのダイノードＤ２−Ｄ７は、第１段ダ
イノードＤ１から連なっている。それぞれのダイノード
の内面には、二次電子放出体ＳＥ１が塗布されている。
【００１９】この光電子増倍管を用いるときには、表面
電極１５に裏面電極よりも高い電位を与え、また、アノ
ードＡ１には、表面電極１５よりもさらに高い電位を与
える。ダイノードＤ１−Ｄ７には、後段になるほど高い
電位を与える。
電極１５に裏面電極よりも高い電位を与え、また、アノ
ードＡ１には、表面電極１５よりもさらに高い電位を与
える。ダイノードＤ１−Ｄ７には、後段になるほど高い
電位を与える。
【００２０】図２はこの時の光電子放出面内のエネルギ
ー状態を示すバンド図である。同図に示すように、この
エネルギバンドは図の左側から半導体基板１１、光吸収
層１２および電子放出層１３の各領域に対応している。
また、同図において、価電子帯の頂上のエネルギ準位は
ＶＢ、伝導帯の底のエネルギ準位はＣＢ、フェルミ準位
はＦＬおよび真空準位はＶＬで示されている。いま入射
光ｈνが光吸収層１２に吸収され、光電子−ｅがΓ伝導
帯の底へ励起されると、この光電子は上記の電界によっ
て放出表面に向けて加速される。光電子はこの電界加速
によってエネルギを得、電子放出層１３内では伝導帯の
Γ谷の底からよりエネルギ準位の高いＬまたはＸ伝導帯
の底へ遷移する。光電子はこのような高いエネルギを得
た状態で電子放出層１３の表面から真空中へ放出され
る。なお、入射光は半導体基板１１の側から入射して
も、また、電子放出層１３の側から入射しても構わな
い。
ー状態を示すバンド図である。同図に示すように、この
エネルギバンドは図の左側から半導体基板１１、光吸収
層１２および電子放出層１３の各領域に対応している。
また、同図において、価電子帯の頂上のエネルギ準位は
ＶＢ、伝導帯の底のエネルギ準位はＣＢ、フェルミ準位
はＦＬおよび真空準位はＶＬで示されている。いま入射
光ｈνが光吸収層１２に吸収され、光電子−ｅがΓ伝導
帯の底へ励起されると、この光電子は上記の電界によっ
て放出表面に向けて加速される。光電子はこの電界加速
によってエネルギを得、電子放出層１３内では伝導帯の
Γ谷の底からよりエネルギ準位の高いＬまたはＸ伝導帯
の底へ遷移する。光電子はこのような高いエネルギを得
た状態で電子放出層１３の表面から真空中へ放出され
る。なお、入射光は半導体基板１１の側から入射して
も、また、電子放出層１３の側から入射しても構わな
い。
【００２１】このような本形態による光電子放出面にお
いては、上記のように、オーミック性接触の表面電極１
５および裏面電極１７に電圧が印加されることにより、
ｐｎ接合部から光電子放出面内に空乏層が伸びて電界が
形成される。従って、光電子放出面に電圧を印加するた
めに従来必要とされた不安定なショットキ電極は不要と
なり、より安定なｐｎ接合を用いることができる。この
ため、より再現性よく所望の特性を持つ光電子放出面を
得ることが可能となる。また、ｎ型コンタクト層１４は
表面電極１５と同じパターン形状に加工されているた
め、電子放出層１３内で加速された光電子は放出表面近
傍でその走行を妨げられることはなく、効率よく容易に
真空中へ放出される。このように本形態によれば、従来
問題になった、ショットキ電極と光電子放出面との界面
状態に起因する光電変換特性の不安定性は解消され、安
定した光電変換特性が飛躍的に再現性よく得られるよう
になる。しかも、得られる光電子放出面の光電感度は高
い感度が得られるようになる。
いては、上記のように、オーミック性接触の表面電極１
５および裏面電極１７に電圧が印加されることにより、
ｐｎ接合部から光電子放出面内に空乏層が伸びて電界が
形成される。従って、光電子放出面に電圧を印加するた
めに従来必要とされた不安定なショットキ電極は不要と
なり、より安定なｐｎ接合を用いることができる。この
ため、より再現性よく所望の特性を持つ光電子放出面を
得ることが可能となる。また、ｎ型コンタクト層１４は
表面電極１５と同じパターン形状に加工されているた
め、電子放出層１３内で加速された光電子は放出表面近
傍でその走行を妨げられることはなく、効率よく容易に
真空中へ放出される。このように本形態によれば、従来
問題になった、ショットキ電極と光電子放出面との界面
状態に起因する光電変換特性の不安定性は解消され、安
定した光電変換特性が飛躍的に再現性よく得られるよう
になる。しかも、得られる光電子放出面の光電感度は高
い感度が得られるようになる。
【００２２】また、上述したコンタクト層１４は表面電
極１５と同じ形状にパターニングされているが、もし
も、電子放出層１３の表面に図３の断面図に示す均一な
コンタクト層１４ａが形成されている場合には、上記形
態のように高い光電感度は得られない。なお、同図にお
いて図１と同一部分には同一符号を付してその説明は省
略する。図４はこの構造の光電子放出面の電極間に所定
の電圧をバイアスした時のエネルギバンド図を示してい
る。コンタクト層１４ａが均一に積層されているこのよ
うな構造の光電子放出面においては、電子放出層１３で
ＬまたはＸ伝導帯に遷移した光電子は、コンタクト層１
４ａの領域に形成された伝導帯の谷間に落ちやすい。こ
のため、光ｈνの入射によって生じた光電子は本形態の
ように効率よく真空中へ放出されにくくなる。
極１５と同じ形状にパターニングされているが、もし
も、電子放出層１３の表面に図３の断面図に示す均一な
コンタクト層１４ａが形成されている場合には、上記形
態のように高い光電感度は得られない。なお、同図にお
いて図１と同一部分には同一符号を付してその説明は省
略する。図４はこの構造の光電子放出面の電極間に所定
の電圧をバイアスした時のエネルギバンド図を示してい
る。コンタクト層１４ａが均一に積層されているこのよ
うな構造の光電子放出面においては、電子放出層１３で
ＬまたはＸ伝導帯に遷移した光電子は、コンタクト層１
４ａの領域に形成された伝導帯の谷間に落ちやすい。こ
のため、光ｈνの入射によって生じた光電子は本形態の
ように効率よく真空中へ放出されにくくなる。
【００２３】なお、上記形態の説明においては、光電子
放出面の材料としてＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ化合物半導
体を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限
られるものではない。例えば、米国特許第3,958,143 号
に示されるＣｄＴｅ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＧａＡｓＰ，
ＧａＡｌＡｓＳｂ，ＩｎＧａＡｓＳｂといった材料、ま
たはこれらをいくつか組合わせたヘテロ構造及びＧｅ／
ＧａＡｓ，Ｓｉ／ＧａＰ，ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ等の
ヘテロ構造や、特開平5-234501号公報に示されるＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ多層膜といった半導体多層膜材料等を
用いることも可能である。また、表面電極および裏面電
極についても上記形態の説明ではＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
合金材料を用いた場合について説明したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、下地となる半導体と電気的
に良好なオーミックコンタクトがとれる材料であればよ
い。これらの材料を用いて光電子放出面を形成しても、
上記本形態と同様な効果が奏される。
放出面の材料としてＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ化合物半導
体を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限
られるものではない。例えば、米国特許第3,958,143 号
に示されるＣｄＴｅ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＧａＡｓＰ，
ＧａＡｌＡｓＳｂ，ＩｎＧａＡｓＳｂといった材料、ま
たはこれらをいくつか組合わせたヘテロ構造及びＧｅ／
ＧａＡｓ，Ｓｉ／ＧａＰ，ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ等の
ヘテロ構造や、特開平5-234501号公報に示されるＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ多層膜といった半導体多層膜材料等を
用いることも可能である。また、表面電極および裏面電
極についても上記形態の説明ではＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
合金材料を用いた場合について説明したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、下地となる半導体と電気的
に良好なオーミックコンタクトがとれる材料であればよ
い。これらの材料を用いて光電子放出面を形成しても、
上記本形態と同様な効果が奏される。
【００２４】また、上記形態の説明においては、表面電
極１５およびコンタクト層１４のパターン形状をメッシ
ュ形状として説明したが、これに限られるものではな
く、それぞれ電子放出層１３の表面がほぼ均一に分布し
て露出するパターン形状であればよい。例えば、ストラ
イプ形状またはスパイラル形状であってもよい。ストラ
イプ形状の場合には電子放出層１３の表面が短冊状にほ
ぼ均一に分布して露出し、スパイラル形状の場合には電
子放出層１３の表面が渦を巻く螺旋状にほぼ均一に分布
して露出する。
極１５およびコンタクト層１４のパターン形状をメッシ
ュ形状として説明したが、これに限られるものではな
く、それぞれ電子放出層１３の表面がほぼ均一に分布し
て露出するパターン形状であればよい。例えば、ストラ
イプ形状またはスパイラル形状であってもよい。ストラ
イプ形状の場合には電子放出層１３の表面が短冊状にほ
ぼ均一に分布して露出し、スパイラル形状の場合には電
子放出層１３の表面が渦を巻く螺旋状にほぼ均一に分布
して露出する。
【００２５】次に、本発明による光電子放出面を備えて
構成される光電変換管について説明する。
構成される光電変換管について説明する。
【００２６】図５は本発明の第２の形態による光電変換
管の模式的な断面図である。この第２形態では、上記の
第１形態による光電子放出面１０がサイドオン型光電子
増倍管の光電面に用いられている。つまり、光電子増倍
管のバルブ２１内は真空状態に保たれており、入射光ｈ
νによって光吸収層で励起された光電子は内部電界によ
って加速された後、光電子放出面１０の表面から真空中
へ放出される。
管の模式的な断面図である。この第２形態では、上記の
第１形態による光電子放出面１０がサイドオン型光電子
増倍管の光電面に用いられている。つまり、光電子増倍
管のバルブ２１内は真空状態に保たれており、入射光ｈ
νによって光吸収層で励起された光電子は内部電界によ
って加速された後、光電子放出面１０の表面から真空中
へ放出される。
【００２７】放出された光電子は第１ダイノード２２ａ
に入射し、この第１ダイノード２２ａで２次電子が生成
される。この２次電子群は再び真空中に放出されて第２
ダイノード２２ｂに入射し、さらに２次電子群を増や
す。以後、同様にして各段のダイノード２２ｃ，２２ｄ
…において次々と光電子は２次電子増倍されていく。こ
の光電子は最終的に１０6 倍程度にまで増倍されて陽極
２３に到達し、検出電気信号として外部に取り出され
る。
に入射し、この第１ダイノード２２ａで２次電子が生成
される。この２次電子群は再び真空中に放出されて第２
ダイノード２２ｂに入射し、さらに２次電子群を増や
す。以後、同様にして各段のダイノード２２ｃ，２２ｄ
…において次々と光電子は２次電子増倍されていく。こ
の光電子は最終的に１０6 倍程度にまで増倍されて陽極
２３に到達し、検出電気信号として外部に取り出され
る。
【００２８】このように本発明による光電子放出面を光
電子増倍管に適用することにより、次の効果が得られ
る。つまり、従来の光電子放出面を光電子増倍管の光電
面に用いた場合には、光電子放出面内に電界を形成する
ための表面電極にショットキ電極が必要とされた。この
ため、光電子増倍管製造時におけるバルブ内の脱ガスや
ベーキング処理時の加熱温度の上限は２５０℃に制限さ
れていた。しかし、本発明による光電子放出面の電極に
はオーミック電極が採用されているため、かかる温度の
上限は３５０℃にまで緩和される。このため、本発明に
よる光電子放出面を採用することにより、バルブ内の脱
ガスやベーキングは従来よりも高い温度で処理すること
が可能となる。よって、光電子増倍管のバルブ内はより
清浄化されるため、光電子放出面自体の光電感度の向上
とあいまって光電子増倍管の光電感度はさらに向上す
る。実際に上記本形態による光電子増倍管の光電感度を
従来のものと比較した結果、光電感度は従来のものより
も約３倍増加した。
電子増倍管に適用することにより、次の効果が得られ
る。つまり、従来の光電子放出面を光電子増倍管の光電
面に用いた場合には、光電子放出面内に電界を形成する
ための表面電極にショットキ電極が必要とされた。この
ため、光電子増倍管製造時におけるバルブ内の脱ガスや
ベーキング処理時の加熱温度の上限は２５０℃に制限さ
れていた。しかし、本発明による光電子放出面の電極に
はオーミック電極が採用されているため、かかる温度の
上限は３５０℃にまで緩和される。このため、本発明に
よる光電子放出面を採用することにより、バルブ内の脱
ガスやベーキングは従来よりも高い温度で処理すること
が可能となる。よって、光電子増倍管のバルブ内はより
清浄化されるため、光電子放出面自体の光電感度の向上
とあいまって光電子増倍管の光電感度はさらに向上す
る。実際に上記本形態による光電子増倍管の光電感度を
従来のものと比較した結果、光電感度は従来のものより
も約３倍増加した。
【００２９】図６は本発明の第３の形態による光電変換
管の模式的な断面図である。この第３形態では、前記の
第１形態による光電子放出面１０がヘッドオン型光電子
増倍管の光電面に用いられている。つまり、光電子増倍
管のバルブ３１内は真空状態に保たれており、光ｈνは
入力面３４を介して光電子放出面１０の半導体基板側か
ら入射し、励起された光電子は電子放出層側から真空中
へ放出される。放出された光電子は上記のサイドオン型
光電子増倍管と同様に第１ダイノード３２ａに入射し、
２次電子が生成される。この２次電子群は再び真空中に
放出されて第２ダイノード３２ｂに入射し、さらに２次
電子群を増やす。以後、同様にして各段のダイノード３
２ｃ，３２ｄ…において次々と光電子は２次電子増倍さ
れ、陽極３３に到達して電気信号として検出される。
管の模式的な断面図である。この第３形態では、前記の
第１形態による光電子放出面１０がヘッドオン型光電子
増倍管の光電面に用いられている。つまり、光電子増倍
管のバルブ３１内は真空状態に保たれており、光ｈνは
入力面３４を介して光電子放出面１０の半導体基板側か
ら入射し、励起された光電子は電子放出層側から真空中
へ放出される。放出された光電子は上記のサイドオン型
光電子増倍管と同様に第１ダイノード３２ａに入射し、
２次電子が生成される。この２次電子群は再び真空中に
放出されて第２ダイノード３２ｂに入射し、さらに２次
電子群を増やす。以後、同様にして各段のダイノード３
２ｃ，３２ｄ…において次々と光電子は２次電子増倍さ
れ、陽極３３に到達して電気信号として検出される。
【００３０】このような第３形態による光電子増倍管に
おいても上記の第２形態による光電子増倍管と同様な効
果が奏され、光電子増倍管のバルブ内がより清浄化され
て光電子増倍管の光電感度は向上する。
おいても上記の第２形態による光電子増倍管と同様な効
果が奏され、光電子増倍管のバルブ内がより清浄化され
て光電子増倍管の光電感度は向上する。
【００３１】なお、サイドオン型光電子増倍管の場合は
いわゆる反射型光電子放出面が用いられ、ヘッドオン型
光電子増倍管の場合はいわゆる透過型光電子放出面が用
いられるのが一般的であるが、必ずしもこれに限られる
訳ではない。
いわゆる反射型光電子放出面が用いられ、ヘッドオン型
光電子増倍管の場合はいわゆる透過型光電子放出面が用
いられるのが一般的であるが、必ずしもこれに限られる
訳ではない。
【００３２】図７は本発明の第４の形態による光電変換
管の模式的な断面図である。この第４形態では、前記の
第１形態による光電子放出面１０が画像増強管の光電面
に用いられている。つまり、入力光は入力面４１を介し
て光電子放出面１０の半導体基板側から入射し、励起さ
れた光電子は電子放出層側から真空中へ放出される。放
出された光電子は、上記各形態の場合と異なり、ダイノ
ードではなくてマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）４
２によって２次電子増倍される。２次電子増倍された光
電子は蛍光体４３において発光する。この発光出力は出
力面４４を介して検出されるが、この像はＭＣＰ４２に
よって増強されたものとなっている。このような画像増
強管では２次元の位置情報が得られるが、本質的には上
述した光電子増倍管の場合と同様な原理に基づいて動作
している。
管の模式的な断面図である。この第４形態では、前記の
第１形態による光電子放出面１０が画像増強管の光電面
に用いられている。つまり、入力光は入力面４１を介し
て光電子放出面１０の半導体基板側から入射し、励起さ
れた光電子は電子放出層側から真空中へ放出される。放
出された光電子は、上記各形態の場合と異なり、ダイノ
ードではなくてマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）４
２によって２次電子増倍される。２次電子増倍された光
電子は蛍光体４３において発光する。この発光出力は出
力面４４を介して検出されるが、この像はＭＣＰ４２に
よって増強されたものとなっている。このような画像増
強管では２次元の位置情報が得られるが、本質的には上
述した光電子増倍管の場合と同様な原理に基づいて動作
している。
【００３３】本形態においても、上記第２および第３の
各形態と同様な効果が奏される。つまり、光電子放出面
１０の表面電極はオーミック電極であるため、高い温度
で脱ガス、ベーキングの処理が行え、画像増強管の内部
はより清浄化される。このため、光電子放出面１０から
効率よく光電子が放出されると共に、入力像は汚染物質
の影響を受けることなく２次電子増倍される。よって、
この画像増強管によって得られる増強画像は、入力像に
対応して正確にかつ鮮明に得られるようになる。
各形態と同様な効果が奏される。つまり、光電子放出面
１０の表面電極はオーミック電極であるため、高い温度
で脱ガス、ベーキングの処理が行え、画像増強管の内部
はより清浄化される。このため、光電子放出面１０から
効率よく光電子が放出されると共に、入力像は汚染物質
の影響を受けることなく２次電子増倍される。よって、
この画像増強管によって得られる増強画像は、入力像に
対応して正確にかつ鮮明に得られるようになる。
【００３４】図８は本発明の第５の形態による光電変換
管の模式的な断面図である。この第５形態では、前記の
第１形態による光電子放出面１０がストリーク管の光電
面に用いられている。つまり、光電子放出面１０から放
出された光電子は加速電極５１によって加速され、集束
電極５２によって集束された後、アノード電極５３にお
いてさらに加速される。このように加速された光電子
は、偏向板電極５４によって形成される偏向場を通過し
た後、位置補正電極５５，ウォールアノード５６および
コーン電極５７によってＭＣＰ入力５８に導かれ、ＭＣ
Ｐ５９に入射する。ＭＣＰ５９に入射した光電子は電子
増倍され、ＭＣＰ出力６０を介して蛍光体６１上に出力
される。この結果、蛍光体６１上にストリーク像が結像
される。偏向電極５４には偏向場に入射する電子と同期
した高速、高電圧の掃引電圧が印加されているため、電
子が光電子放出面１０から放出された時間によってその
偏向角、つまり蛍光体６１上の位置が決定される。従っ
て、入射光の時間ｔが蛍光体６１上の縦軸ｙに変換さ
れ、また、そのストリーク像の強度は入射光強度に比例
したものになる。
管の模式的な断面図である。この第５形態では、前記の
第１形態による光電子放出面１０がストリーク管の光電
面に用いられている。つまり、光電子放出面１０から放
出された光電子は加速電極５１によって加速され、集束
電極５２によって集束された後、アノード電極５３にお
いてさらに加速される。このように加速された光電子
は、偏向板電極５４によって形成される偏向場を通過し
た後、位置補正電極５５，ウォールアノード５６および
コーン電極５７によってＭＣＰ入力５８に導かれ、ＭＣ
Ｐ５９に入射する。ＭＣＰ５９に入射した光電子は電子
増倍され、ＭＣＰ出力６０を介して蛍光体６１上に出力
される。この結果、蛍光体６１上にストリーク像が結像
される。偏向電極５４には偏向場に入射する電子と同期
した高速、高電圧の掃引電圧が印加されているため、電
子が光電子放出面１０から放出された時間によってその
偏向角、つまり蛍光体６１上の位置が決定される。従っ
て、入射光の時間ｔが蛍光体６１上の縦軸ｙに変換さ
れ、また、そのストリーク像の強度は入射光強度に比例
したものになる。
【００３５】このような第５形態によるストリーク管に
おいても上記の各形態による光電変換管と同様な効果が
奏され、ストリーク管のバルブ内がより清浄化されてス
トリーク管の光電感度は向上する。
おいても上記の各形態による光電変換管と同様な効果が
奏され、ストリーク管のバルブ内がより清浄化されてス
トリーク管の光電感度は向上する。
【００３６】なお、本発明の光電陰極は、上記に態様に
限定されるものではない。すなわち、図１１に示すよう
に、複数の直線電極１５をストライプ形状に配置しても
よい。この光電陰極を光電子増倍管に適用する場合、電
気的に分離したそれぞれの電極１５ごとに、ワイヤＷ２
〜Ｗ５を接続し、それぞれのワイヤＷ２〜Ｗ５を図１２
に示す光電子増倍管の導電膜ＣＬ１に接続してもよい。
限定されるものではない。すなわち、図１１に示すよう
に、複数の直線電極１５をストライプ形状に配置しても
よい。この光電陰極を光電子増倍管に適用する場合、電
気的に分離したそれぞれの電極１５ごとに、ワイヤＷ２
〜Ｗ５を接続し、それぞれのワイヤＷ２〜Ｗ５を図１２
に示す光電子増倍管の導電膜ＣＬ１に接続してもよい。
【００３７】さらに、上記実施例では、表面電極は、第
３半導体層（コンタクト層）１４の全面に設けることと
したが、これは、図１３に示すように、第３半導体層１
４の一部に設けることとしてもよい。すなわち、格子形
状の第３半導体層１４と、表面電極１５とは、微小点の
みで接触していてもよい。図１４は、図１３の光電陰極
の斜視図である。図１４に示すように、表面電極１５
は、光電子増倍管のピンＰ１に電気的に接続され、裏面
電極１７は、ピンＰ２に電気的に接続される。入射光ｈ
νを光電子放出面側から受光する、いわゆる反射型光電
子放出面に図１の形状の表面電極１５を有する光電陰極
を適用する場合、入射光の大部分は電極１５で吸収さ
れ、光吸収層１２に到達する入射光量は不十分である。
しかしながら、図１４に示すように、表面電極１５はコ
ンタクト層１４の微小領域のみに形成されているので、
入射光の透過率を低下させることがなく、光電変換効率
を大幅に向上する。
３半導体層（コンタクト層）１４の全面に設けることと
したが、これは、図１３に示すように、第３半導体層１
４の一部に設けることとしてもよい。すなわち、格子形
状の第３半導体層１４と、表面電極１５とは、微小点の
みで接触していてもよい。図１４は、図１３の光電陰極
の斜視図である。図１４に示すように、表面電極１５
は、光電子増倍管のピンＰ１に電気的に接続され、裏面
電極１７は、ピンＰ２に電気的に接続される。入射光ｈ
νを光電子放出面側から受光する、いわゆる反射型光電
子放出面に図１の形状の表面電極１５を有する光電陰極
を適用する場合、入射光の大部分は電極１５で吸収さ
れ、光吸収層１２に到達する入射光量は不十分である。
しかしながら、図１４に示すように、表面電極１５はコ
ンタクト層１４の微小領域のみに形成されているので、
入射光の透過率を低下させることがなく、光電変換効率
を大幅に向上する。
【００３８】また、第３半導体層１４の形状は、図１５
に示すように、スパイラル形状であってもよい。さら
に、第３電極１４の形状は、図１６に示すように、同心
状に配置された方形を相互に接続した形状であってもよ
い。
に示すように、スパイラル形状であってもよい。さら
に、第３電極１４の形状は、図１６に示すように、同心
状に配置された方形を相互に接続した形状であってもよ
い。
【００３９】さらに、第３半導体層１４の形状は、図１
７に示すように、基幹および基幹から延びた複数の分岐
からなる層の形状、所謂、魚の骨の形状であってもよ
い。なお、上記光電陰極１０は、上述の全ての電子管に
適用することができる。
７に示すように、基幹および基幹から延びた複数の分岐
からなる層の形状、所謂、魚の骨の形状であってもよ
い。なお、上記光電陰極１０は、上述の全ての電子管に
適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
ーミック性接触の表面電極および裏面電極に電圧がバイ
アスされることにより、コンタクト層および電子放出層
間のＰＮ接合に逆バイアスがかかる。従って、このＰＮ
接合部から光電子放出面内に空乏層が伸び、光電子放出
面内に光電子を加速するための電界が形成される。従っ
て、光電子放出面に電圧を印加するために従来必要とさ
れたショットキ電極は不要となる。このため、このショ
ットキ電極と光電子放出面との界面状態によって光電変
換特性が不安定になるという従来の問題は解消される。
ーミック性接触の表面電極および裏面電極に電圧がバイ
アスされることにより、コンタクト層および電子放出層
間のＰＮ接合に逆バイアスがかかる。従って、このＰＮ
接合部から光電子放出面内に空乏層が伸び、光電子放出
面内に光電子を加速するための電界が形成される。従っ
て、光電子放出面に電圧を印加するために従来必要とさ
れたショットキ電極は不要となる。このため、このショ
ットキ電極と光電子放出面との界面状態によって光電変
換特性が不安定になるという従来の問題は解消される。
【００４１】また、コンタクト層および表面電極が電子
放出層をほぼ均一に分布して露出するパターン形状を有
するため、光吸収層で励起された光電子は放出面近傍で
その走行を妨げられることなく、効率よく真空中へ放出
される。このため、高い光電感度の光電子放出面が得ら
れる。特に、表面電極がコンタクト層の微小領域に形成
されている場合には、表面電極は入射光を遮ることがな
いので、入射光の透過率が低下せず、光電変換効率を大
幅に向上させることができる。
放出層をほぼ均一に分布して露出するパターン形状を有
するため、光吸収層で励起された光電子は放出面近傍で
その走行を妨げられることなく、効率よく真空中へ放出
される。このため、高い光電感度の光電子放出面が得ら
れる。特に、表面電極がコンタクト層の微小領域に形成
されている場合には、表面電極は入射光を遮ることがな
いので、入射光の透過率が低下せず、光電変換効率を大
幅に向上させることができる。
【００４２】よって、このような本発明によれば、光電
変換特性の安定性および再現性と高い光電感度とが両立
させられる。
変換特性の安定性および再現性と高い光電感度とが両立
させられる。
【００４３】また、このような本発明による光電子放出
面を光電変換管の光電面に適用することにより、光電変
換管の製造時に管内部をより清浄化することが可能とな
り、高い光電感度を持つ光電変換管を実現することが可
能となる。
面を光電変換管の光電面に適用することにより、光電変
換管の製造時に管内部をより清浄化することが可能とな
り、高い光電感度を持つ光電変換管を実現することが可
能となる。
【図１】本発明の第１の形態による光電子放出面の断面
図である。
図である。
【図２】第１の形態による光電子放出面に電圧がバイア
スされた時のエネルギーバンド図である。
スされた時のエネルギーバンド図である。
【図３】第１の形態による光電子放出面の有効性を確認
するためにこれと比較される他の光電子放出面の断面図
である。
するためにこれと比較される他の光電子放出面の断面図
である。
【図４】図３に示された光電子放出面に電圧がバイアス
された時のエネルギーバンド図である。
された時のエネルギーバンド図である。
【図５】第１の形態による光電子放出面がサイドオン型
光電子増倍管の光電面に適用された本発明の第２の形態
による光電変換管の断面図である。
光電子増倍管の光電面に適用された本発明の第２の形態
による光電変換管の断面図である。
【図６】第１の形態による光電子放出面がヘッドオン型
光電子増倍管の光電面に適用された本発明の第３の形態
による光電変換管の断面図である。
光電子増倍管の光電面に適用された本発明の第３の形態
による光電変換管の断面図である。
【図７】第１の形態による光電子放出面が画像増強管の
光電面に適用された本発明の第４の形態による光電変換
管の断面図である。
光電面に適用された本発明の第４の形態による光電変換
管の断面図である。
【図８】第１の形態による光電子放出面がストリーク管
の光電面に適用された本発明の第５の形態による光電変
換管の断面図である。
の光電面に適用された本発明の第５の形態による光電変
換管の断面図である。
【図９】光電子放出面の断面図である。
【図１０】本発明の第１形態に係る光電陰極を備えた光
電子増倍管の断面図である。
電子増倍管の断面図である。
【図１１】第６の形態による光電陰極の断面図である。
【図１２】本発明の第６形態に係る光電陰極を備えた光
電子増倍管の断面図である。
電子増倍管の断面図である。
【図１３】第７の形態による光電陰極の断面図である。
【図１４】第７の形態による光電陰極の斜視図である。
【図１５】第８の形態による光電陰極の斜視図である。
【図１６】第９の形態による光電陰極の斜視図である。
【図１７】第１０の形態による光電陰極の斜視図であ
る。
る。
【符号の説明】 １１…半導体基板、１２…光吸収層、１３…電子放出
層、１４…コンタクト層、１５…表面電極、１６…Ｃｓ
層、１７…裏面電極、１８…バッテリ。
層、１４…コンタクト層、１５…表面電極、１６…Ｃｓ
層、１７…裏面電極、１８…バッテリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 正美 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 1/34
Claims (10)
- 【請求項１】 入射した光に感応して電子を放出する光
電陰極において、 第１導電型の半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体
層と、 前記第１半導体層上に形成された第１導電型の第２半導
体層と、 前記第２半導体層上に形成された第２導電型の第３半導
体層と、 前記第３半導体層上に形成された表面電極と、 前記第２半導体層の露出表面に形成され、前記第２半導
体層の仕事関数を低下させる活性層と、 前記基板に設けられた裏面電極と、を備えることを特徴
とする光電陰極。 - 【請求項２】 前記半導体基板のエネルギーバンドギャ
ップが、前記第１半導体層のエネルギーバンドギャップ
よりも大きく、且つ、前記第２半導体層のエネルギーバ
ンドギャップが、前記第１半導体層のエネルギーバンド
ギャップよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載
の光電陰極。 - 【請求項３】 前記第３半導体層のエネルギーバンドギ
ャップが、前記第２半導体層のエネルギーバンドギャッ
プと同じであることを特徴とする請求項１に記載の光電
陰極。 - 【請求項４】 前記第３半導体基板のキャリア濃度は、
１×１０18ｃｍ-3よりも大きいことを特徴とする請求項
１に記載の光電陰極。 - 【請求項５】 前記基板は、キャリア濃度１×１０18ｃ
ｍ-3以上のｐ型ＩｎＰであり、 前記第１半導体層は、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3以
下のｐ型ＩｎＧａＡｓＰであり、 前記第２半導体層は、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3以
下のｐ型ＩｎＰであり、 前記第３半導体層は、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3以
上のｎ型ＩｎＰであることを特徴とする請求項１に記載
の光電陰極。 - 【請求項６】 前記活性層は、セシウム、セシウムと酸
素の化合物、または、セシウムとふっ素の化合物のいず
れかより選択されることを特徴とする請求項１に記載の
光電陰極。 - 【請求項７】 前記第３半導体層は、格子形状を有して
いることを特徴とする請求項１に記載の光電陰極。 - 【請求項８】 前記第３半導体層は、渦巻き形状を有し
ていることを特徴とする請求項１に記載の光電陰極。 - 【請求項９】 前記第３半導体層と前記表面電極とは、
点接触していることを特徴とする請求項１に記載の光電
陰極。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１項に記
載の光電陰極を備えた電子管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31683295A JP2923462B2 (ja) | 1994-12-21 | 1995-12-05 | 光電陰極および電子管 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31818294 | 1994-12-21 | ||
| JP08/507985 | 1994-12-21 | ||
| JP6-318182 | 1994-12-21 | ||
| US08/507,985 US5680007A (en) | 1994-12-21 | 1995-07-27 | Photomultiplier having a photocathode comprised of a compound semiconductor material |
| JP31683295A JP2923462B2 (ja) | 1994-12-21 | 1995-12-05 | 光電陰極および電子管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255580A JPH08255580A (ja) | 1996-10-01 |
| JP2923462B2 true JP2923462B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=27339558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31683295A Expired - Lifetime JP2923462B2 (ja) | 1994-12-21 | 1995-12-05 | 光電陰極および電子管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923462B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6903363B2 (en) | 2002-11-14 | 2005-06-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6563264B2 (en) | 2000-07-25 | 2003-05-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode and electron tube |
| JP3872419B2 (ja) * | 2002-11-13 | 2007-01-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電陰極、電子管及び光電陰極の組立方法 |
| JP4647955B2 (ja) | 2004-08-17 | 2011-03-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電陰極板及び電子管 |
| JP4939033B2 (ja) * | 2005-10-31 | 2012-05-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電陰極 |
| FR3034908B1 (fr) * | 2015-04-08 | 2017-05-05 | Photonis France | Photocathode multibande et detecteur associe |
-
1995
- 1995-12-05 JP JP31683295A patent/JP2923462B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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| US7365356B2 (en) | 2002-11-14 | 2008-04-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode |
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| JPH08255580A (ja) | 1996-10-01 |
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