JP3429671B2

JP3429671B2 - 光電陰極及び電子管

Info

Publication number: JP3429671B2
Application number: JP10136498A
Authority: JP
Inventors: 実新垣; 徹廣畑; 智子望月; 博文菅
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1998-04-13
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2018-04-13
Also published as: JPH11297191A

Description

【発明の詳細な説明】

【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。特に、赤外領域の光を検出
するための光電陰極およびこれを用いた電子管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】入射光を吸収して光電子を励起してこれ
を真空中に放出する光電陰極のうち、長波長領域に感度
を有する光電陰極に関する技術としては、米国特許３９
５８１４３号公報（以下、文献１と呼ぶ）、特開平４−
２６９４１９号公報（文献２）、Ｐ．Ｅ．グレゴリー他
著“Field-assisted photoemission to 2.1 microns fr
om a Ag/ρ-In０．７７Ga０．２３As photocathode”Ap
pl. Phys. Lett. 36(8),15 April 1980 pp639-640（文
献３）、特開平８−２５５５８０号公報（文献４）、特
開平５−２３４５０１号公報（文献５）に記載されてい
るような技術がある。

【０００３】文献１に開示された技術は、半導体基板上
に光吸収層と電子放出層を積層し、両層にバイアス電圧
を印加して、光吸収層内に電界を形成して、この電界に
より光電子を加速して真空中へ放出する遷移電子型光電
陰極に関する技術である。

【０００４】文献２に開示された技術は、この遷移電子
型光電陰極であって、電界を印加するためのショットキ
電極をフォトリソグラフィ技術を用いてパターン状に形
成することにより光入射に対する電子放出の再現性を高
めたものである。

【０００５】文献３には、この種の遷移電子型光電陰極
においてＩｎ_0.77Ｇａ_0.23Ａｓを光吸収層として用い、
波長２．１μｍまでの入射光に対して光電子放出を観測
した結果が記載されている。

【０００６】文献４に開示された技術は、ショットキ電
極に代えて、ｐ／ｎ接合を用いることにより、界面状態
を安定させて、再現性を向上させたものである。

【０００７】文献５に開示された技術は、光吸収層とし
て多重量子井戸層を用いることにより、サブバンド間で
光吸収を行い、長波長領域まで感度を拡大したものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの技術
を用いても赤外領域、中でも波長１．７μｍより長波長
領域に良好な感度を有する光電陰極は実用化されていな
い。

【０００９】具体的にいうと、文献３は、文献１、２に
開示された技術を応用した実験結果であるが、波長２．
１μｍまでの光電子放出が観測されたときの、光電子変
換効率は０．１％と非常に低く、なおかつ、光電陰極を
１２５Ｋと超低温に保持したうえでの観測結果である。

【００１０】文献４の技術は、波長１．７μｍ以上で格
子整合を保ち、再現性を獲得するのが難しいという問題
がある。

【００１１】文献５の技術については、サブバンド間で
の光吸収は、従来のバンド間での光吸収に比べて吸収効
率が低く、結果として光電変換効率も低くなるという欠
点が有る。

【００１２】このため、赤外領域で良好な感度を有し、
かつ、光電変換効率が高く、再現性の良好な光電陰極は
実用化されていなかった。

【００１３】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、
赤外領域で良好な感度を有し、かつ、光電変換効率が高
く、再現性の良好な光電陰極及びこれを利用した電子管
を提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光電陰極は、入射した赤外領域の光に対応
して光電子を放出する光電陰極において、（１）第１導
電型のＩｎＰからなる基板と、（２）この基板上に形成
されて、基板と格子整合する第１導電型のＩｎＡｓｘ２
Ｐ１−ｘ２（０＜ｘ２＜１）からなるバッファ層と、
（３）このバッファ層上に形成され、バッファ層と格子
整合する第１導電型のＩｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０．
５３＜ｘ１＜１）からなる光吸収層と、（４）この光吸
収層上に形成され、光吸収層と格子整合する第１導電型
のＩｎＡｓｘ３Ｐ１−ｘ３（０＜ｘ３＜１）からなる電
子放出層と、（５）この電子放出層上に所定のパターン
で形成され、電子放出層を略均一な分布で露出させてい
る第２導電型のＩｎＡｓｘ３Ｐ１−ｘ３からなるコンタ
クト層と、（６）電子放出層の露出表面に形成されたア
ルカリ金属またはその酸化物若しくはそのフッ化物から
なる活性層と、（７）コンタクト層上に形成された第１
の電極と、（８）基板に形成された第２の電極と、を備
えていることを特徴とする。

【００１５】これによれば、光吸収層は、波長２．１μ
ｍ以上の光を吸収して光電子を発生させる。光吸収層と
基板との間にはバッファ層が設けられており、それぞれ
の界面が格子整合しているので、界面状態は良好な状態
となり、安定した光吸収が行われる。第１、第２電極間
にバイアス電圧を印加すると、光電陰極内部に電界が発
生し、この電界によって発生した光電子は加速されて、
電子放出層を経て、真空中へ放出される。電子放出層と
光吸収層の界面もまた格子整合しており、良好な状態に
保たれているので、電子はスムーズに光吸収層の表面に
達する。表面に達した電子は活性層により速やかに真空
中へ放出される。

【００１６】バッファ層のＡｓ組成比ｘ２は、基板側か
ら光吸収層側にかけて階段状あるいは連続的に変化して
いることが好ましい。これにより、バッファ層と基板及
び光吸収層との格子不整が緩和される。

【００１７】あるいは、バッファ層は、Ａｓ組成比ｘ２
の異なる複数の薄膜を積層させて構成された超格子層で
あってもよい。この場合も、バッファ層と基板及び光吸
収層との格子不整が緩和される。

【００１８】また、本発明の電子管は、上記いずれかの
光電陰極と、陽極とを真空容器内に封入して構成された
電子管であることを特徴とする。

【００１９】ここでいう電子管は、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、ストリーク管（ストリークカメラ）やイメージ管等
の各種の装置を含むものである。本発明の光電陰極を利
用することにより、赤外領域の光を良好に検出する電子
管が提供される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。なお、説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。

【００２１】図１は、本発明に係る光電陰極の第１の実
施形態の構成を示す概略断面図である。図１に示される
ように、この実施形態は、基板１上に、バッファ層２と
光吸収層３と電子放出層４とを積層し、電子放出層４表
面上に所定のパターン状に形成され、この電子放出層４
を一部露出させているコンタクト層５と、コンタクト層
５上に形成された第１のオーミック電極６と、基板１の
バッファ層２形成面と反対の面に形成された第２のオー
ミック電極７と、電子放出層４表面のコンタクト層５が
形成されていない露出面上に形成された活性層とを備え
ている。

【００２２】ここで、この光電陰極の積層方向の組成分
布を図２に示す。図２に示されるように、基板１は、ｐ
⁺型（キャリア濃度５×１０¹⁸ｃｍ^-3）のＩｎＰからな
り、バッファ層２は、ｐ^-型（キャリア濃度１×１０¹⁷
ｃｍ^-3）で、積層方向に組成比が積層方向に階段状に異
なるＩｎＡｓ_xＰ_1-xからなる。このバッファ層２のＡｓ
組成比ｘは、基板１側がｘ＝０、光吸収層３側がｘ＝
０．４であって、ｘ＝０．０５ずつ９段階に変化してい
る。そして、光吸収層３は、ｐ^-型（キャリア濃度１×
１０¹⁶ｃｍ^-3）のＩｎ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓからなる。図３
は、Ｉｎ_xＧａ_1-xＡｓ系材を光吸収層３に用いたときの
検出限界波長とＩｎ組成比ｘとの対応を示したグラフで
ある。図よりこの光吸収層３では、少なくとも波長１．
８μｍまで検出可能であることが分かる。電子放出層４
は、ｐ^-型（キャリア濃度１×１０¹⁶ｃｍ^-3）のＩｎＡ
ｓ_0.4Ｐ_0.6からなり、コンタクト層５は、ｎ⁺型（キャ
リア濃度３×１０¹⁸ｃｍ^-3）のＩｎＡｓ_0.4Ｐ_0.6からな
る。また、活性層８は、ＣｓＯからなる。

【００２３】この実施形態の製造工程を図２、図４、図
５を参照して説明する。ここで、図４は製造工程を示す
本実施形態の概略断面図であり、図５は、ＩｎＡｓＰ系
結晶とＩｎＧａＡｓ系結晶の組成比と格子定数の関係を
示すグラフである。

【００２４】まず図４（ａ）に示されるように、基板１
上に、バッファ層２を有機金属気相成長法によりエピタ
キシャル成長させる。このときに、Ａｓ組成比ｘを０か
ら０．４まで０．０５刻みで９段階に異ならせた９つの
層を順次成長させていくことにより、図２に示されるよ
うなＡｓ組成比ｘが積層方向で階段状に変化しているい
わゆるステップグレーデッド構造とすることができる。

【００２５】次に、図４（ｂ）に示されるように、この
バッファ層２上に膜厚約３μｍの光吸収層３をエピタキ
シャル成長させる。バッファ層２の最上面の組成は、Ｉ
ｎＡｓ_0.4Ｐ_0.6であり、図５に示されるように光吸収層
３を構成するＩｎ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓと格子定数が５．９３
０オングストロームと一致しているので、格子不整合が
存在せず、欠陥の少ない良好な界面が形成される。これ
により、光吸収層３を高品質で形成することができる。

【００２６】続いて、図４（ｃ）に示されるように、光
吸収層３上に膜厚約０．５μｍの電子放出層４をエピタ
キシャル成長させる。電子放出層４を構成するＩｎＡｓ
_0.4Ｐ_0.6は、光吸収層３を構成するＩｎＧａ_0.3Ａｓ_0.7
と上述したように格子定数が一致しているので、ここで
も格子不整合が存在せず、欠陥の少ない良好な界面が形
成される。

【００２７】さらに、同図（ｄ）に示されるように、電
子放出層４上に膜厚約０．２μｍのコンタクト層５をエ
ピタキシャル成長させる。電子放出層４とコンタクト層
５は母材が同一であるから、格子不整合がなく、良好な
ｐ／ｎ接合が形成される。

【００２８】続いて、同図（ｅ）に示されるように、コ
ンタクト層５上にＴｉを約０．１μｍ蒸着してオーミッ
ク電極６を形成する。

【００２９】その後、同図（ｆ）に示されるように、オ
ーミック電極６上にフォトレジスト９を塗布して、所定
のパターンのマスクを用いてフォトリソグラフィにより
このフォトレジスト９をマスクのパターンにあわせて加
工する。ここでは、線幅が２μｍで５×２５０μｍの矩
形メッシュ状に加工を行っている。

【００３０】そして、同図（ｇ）に示されるように、フ
ォトレジスト９の形成面から反応性イオンエッチングを
行い、オーミック電極６とその下のコンタクト層５とを
露出表面から露出パターンにあわせて除去する。これら
の層のエッチングは、エッチング時間のみによって正確
に制御することができるので、エッチング制御が容易か
つ正確にできる。露出部分のコンタクト層５の除去後、
電子放出層４の露出表面のエッチングによるダメージ層
を除去するため、ウェットエッチングを用いて、電子放
出層４表面を約５０ｎｍほど除去する。

【００３１】その後で、同図（ｈ）に示されるように、
フォトレジスト９を除去して、同図（ｉ）に示されるよ
うに基板１の裏面全面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着し
て、オーミック電極７を形成した後に、電子放出層の露
出表面に活性層８を塗布することにより図１に示される
光電陰極が完成する。

【００３２】続いて、本実施形態の光電陰極の動作につ
いて図６を参照して説明する。図６は、この光電陰極内
のエネルギー状態を示すバンド図である。ここで、Ｖ．
Ｂ．は価電子帯の頂上のエネルギー準位を、Ｃ．Ｂ．は
伝導帯の底のエネルギー準位を、Ｖ．Ｌ．は真空のエネ
ルギー準位をそれぞれ示している。

【００３３】オーミック電極６、７間に所定のバイアス
電圧を印加すると、コンタクト層５と電子放出層６の間
に空乏層が形成される。この時に、コンタクト層５のキ
ャリア濃度を高く、電子放出層６のキャリア濃度を低く
設定しているので、空乏層はほとんど電子放出層６側に
延長されて、光吸収層３にまで達する。つまり、電子放
出層６と光吸収層３に内部電界が形成されている。

【００３４】被検出光ｈνが受光面に入射すると、活性
層８及び電子放出層６は被検出光ｈνに対して透明なた
め、被検出光ｈνはこれらの層を通過して、光吸収層３
に達して吸収され、電子−正孔対を発生し、光電子ｅが
Ｖ．Ｂ．からＣ．Ｂ．へと励起される。励起された光電
子ｅは、前述の内部電界によって図の右方向、つまり受
光面表面方向に加速されて電子放出層４、活性層８を通
過して真空中へ放出される。この際に、光吸収層３と電
子放出層４との界面は、格子整合しているので、この界
面で光電子が再結合する可能性は極めて低く、大部分の
光電子がそのまま電子放出層４の表面に達する。また、
活性層８は、仕事関数を低下させる働きがあるので、電
子放出層４の表面に達した光電子は容易に活性層８を通
過して真空中へ放出される。

【００３５】本願発明者は、本発明に係る光電陰極の長
波長領域での検出性能を確認するため、従来品と比較し
たので、以下、その比較結果について説明する。

【００３６】比較対象は、前述の本発明の第１の実施形
態（以下、実施例１と呼ぶ。）及び、より長波長まで検
出を可能とした実施例２と、文献２、文献４にそれぞれ
開示されている形態（以下、それぞれを従来例１、従来
例２と呼ぶ。）である。

【００３７】実施例２は、基本的な構成は図１に示され
る第１の実施形態と同一であり、より長波長まで検出が
可能となるよう光吸収層３をＩｎ_0.82Ｇａ_0.18Ａｓで構
成している。この光吸収層３と界面で格子整合させるた
め、バッファ層２の最上面の組成は、ＩｎＡｓ_0.6Ｐ_0.4
とした。これにより、図５に示されるように両者の格子
定数は、５．９９０オングストロームで一致する。同様
に、電子放出層４とコンタクト層の組成もＩｎＡｓ_0.6
Ｐ_0.4として格子定数を一致させて、格子整合させてい
る。

【００３８】図７、図８は、これらの実施例１、２及び
従来例１、２の分光感度特性を比較したグラフであり、
図７が放射感度、図８が量子効率を縦軸として示したグ
ラフである。

【００３９】図７、図８より明らかなように、従来例２
は、感度、量子効率とも高いが、２００Ｋに冷却した場
合の値であり、１．５μｍ以上の波長では、急速に感度
が低下する。また、従来例１の場合も、１２５Ｋまで冷
却しているにも関らず、量子効率は従来例２には及ば
ず、こちらも１．８μｍ以上の波長では、感度が低下し
ている。２．１μｍの波長でも光電子放出は見られる
が、その感度は１．８μｍより短波長領域における感度
の１／１０以下である。これに対して、本発明の実施例
１では、従来例１と同等の感度を波長２．２μｍまで保
持している。しかもこれは室温における値であり、従来
例１、２のように冷却を必要としない点で実用性が高
く、幅広い適用が可能である。一方、実施例２は、感
度、量子効率とも実施例１に比べて低いが、波長２．３
μｍにおいても光電子放出が観測されている。この波長
は、光電陰極における光電子放出が観測された波長とし
ては最も長い波長である。このように、本発明により、
赤外波長領域において室温でも感度が良好で、光電変換
効率の高い光電陰極を提供できることが確認された。

【００４０】上述したように、光吸収層３は、層を構成
するＩｎ_x1Ｇａ_1-x1ＡｓのＩｎ組成比ｘ１を調整するこ
とで、吸収光波長域を調整することができる。図３より
明らかなように、波長１．７μｍ以上の赤外領域におい
て感度を有するためには、ｘ１は０．５３より大きいこ
とが好ましい。光吸収層３のＩｎ組成比ｘ１が決まれ
ば、バッファ層２を構成するＩｎＡｓ_x2Ｐ_1-x2の最上部
のＡｓ組成比ｘ２と電子放出層４とコンタクト層５を構
成するＩｎＡｓ_x3Ｐ_1-x3のＡｓ組成比ｘ３は光吸収層３
と格子定数を一致させる条件、すなわち図５に示される
条件より自動的に求まる。

【００４１】また、バッファ層３については、ステップ
グレーデッド構造を用いた例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、図９に示されるよう
に、基板１側から光吸収層３側にかけてＡｓ組成比ｘ３
が直線的に変化するグレーデッド構造や、図１０に示さ
れるように、基板１側から光吸収層３側にかけてＡｓ組
成比ｘ３が連続的に変化する構造を用いることができ
る。さらに、図１１に示されるように基板１と同じＩｎ
Ｐと光吸収層３と同じＩｎ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓを薄膜状にし
て交互に重ね合わせた超格子構造を用いてもよい。いず
れの場合でもバッファ層２は、基板１及び光吸収層３と
格子整合するので、光吸収層３は良好な界面を有し、品
質の良い光吸収層３を製作することができる。

【００４２】第１の実施形態で説明した各層の膜厚、キ
ャリア濃度は、いずれも一例に過ぎず、さまざまな膜
厚、キャリア濃度に設定することが可能である。ただ
し、光吸収層３あるいは電子放出層４のキャリア濃度を
高くすると、バイアス電圧印加時に空乏層が電子放出層
４表面から光吸収層３内部まで延長されないため、感度
が低下して好ましくない。また、電子放出層４の膜厚を
厚くしすぎると、前述の空乏層を光吸収層３内部まで延
長するために、印加するバイアス電圧を高くする必要が
あり、暗電流の増加を招いてこれも好ましくない。

【００４３】オーミック電極６は、Ｔｉに限られるもの
ではなく、他の各種金属電極を用いることができるが、
エッチングプロセスの制御性がよくなるので、Ｔｉを用
いることが好ましい。

【００４４】また、活性層８は、露出した電子放出層表
面の仕事関数を低下させる材料であればよく、アルカリ
金属、またはその酸化物、あるいはそのフッ化物を利用
することができる。

【００４５】そして、電子放出層４の露出パターンは、
上述の矩形メッシュ状のほか、中央から渦巻状にコンタ
クト層５を設けたスパイラル形状や、コンタクト層５を
分岐させたツリー状、同一中心の方形オーミック電極を
接続した形状などの各種の形状を用いることができる。

【００４６】また、上述の説明では、光入射面と光電子
放出面が一致する反射型光電陰極について説明したが、
光入射面と反対の面から光電子を放出する透過型光電陰
極についても本発明は適用可能である。この場合には、
第２のオーミック電極７を薄膜あるいはグリッド状若し
くはリム状などに形成して、基板１側から光吸収層３に
光が入射可能なように形成すればよい。

【００４７】上述の製造工程の説明では、有機金属気相
成長法を用いた場合について説明したが、本発明の光電
陰極はこの他にも、他の気相成長法であるハイドライド
気相成長法、ハライド気相成長法や分子線エピタキシー
法等を用いることができる。

【００４８】本発明の光電陰極は、図１２に示されるよ
うなサイドオン型光電子増倍管の光電面に適用可能であ
る。つまり、この光電子増倍管の真空容器１６内には、
本発明の光電陰極１１のほか、複数のダイノード１２ａ
〜１２ｈと陽極１４が封入されている。

【００４９】真空容器１６の入射窓１５から入射した入
射光ｈνにより、光電陰極１１内部で前述したように光
電子ｅが生成され、真空容器１６中に放出される。こう
して放出された光電子ｅによってダイノード群１２ａ〜
１２ｈではそれぞれ２次電子が生成され、後続のダイノ
ード群にこの２次電子が送られることにより、増倍され
ていく。この結果、最終的には、光電子ｅ１個に対して
１０⁶個程度の電子に増倍されて陽極１４に入射し、こ
れが検出電気信号として外部に取り出される。ヘッドオ
ン型光電子増倍管に用いる場合には、前述の透過型光電
陰極を用いればよい。

【００５０】本発明の光電陰極を光電面とすることによ
りストリークカメラやイメージインテンシファイアなど
の各種の赤外領域における光検出用の電子管を提供する
ことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
基板と光吸収層の間に両者と格子整合するバッファ層が
設けられており、これにより赤外領域でも良好な光電子
放出を行う光吸収層が形成できる。さらに、電子放出層
と光吸収層も格子整合しているので、生成された光電子
は、界面で再結合することなく電子放出層の表面に達す
る。そして、電子放出層表面の露出表面には仕事関数を
低下させる活性層が設けられているので、電子放出層表
面に達した電子は容易に真空中へ放出される。さらに、
電子放出層表面から光吸収層まで空乏層が延長されてお
り、形成された内部電界により、光電子は電子放出層表
面に送られる。したがって、室温においても赤外領域で
良好な感度を有する光電陰極が得られる。

【００５２】バッファ層のＡｓ組成比を基板側から光吸
収層側にかけて連続的あるいは階段状に変化させる構造
としたり、超格子構造を用いれば、基板、光吸収層の両
方と格子整合するバッファ層が容易に製作できる。

【００５３】この光電陰極を利用すれば、赤外領域の光
を検出する各種の電子管が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光電陰極の概略断面図である。

【図２】図１に係る光電陰極の各層の組成の一例を示す
グラフである。

【図３】図１に係る光電陰極の光吸収層を構成するＩｎ
_x1Ｇａ_1-x1ＡｓのＩｎ組成比ｘ１と検出限界波長の関係
を表すグラフである。

【図４】図１に係る光電陰極の製作工程を示す概略断面
図である。

【図５】Ｉｎ_x1Ｇａ_1-x1ＡｓとＩｎＡｓ_x2Ｐ_1-x2の組成
比ｘ１、ｘ２の変化による格子定数の変化を表すグラフ
である。

【図６】図１に係る光電陰極内のエネルギー準位を表す
エネルギーバンド図である。

【図７】本発明と従来の光電陰極の分光感度特性を放射
感度で比較して示す図である。

【図８】本発明と従来の光電陰極の分光感度特性を量子
効率で比較して示す図である。

【図９】本発明の光電陰極の各層の組成の別の例を示す
グラフである。

【図１０】本発明の光電陰極の各層の組成のさらに別の
例を示すグラフである。

【図１１】本発明の光電陰極の各層の組成のさらに別の
例を示すグラフである。

【図１２】本発明の光電陰極を利用したサイドオン型光
電子増倍管を示す断面図である。

【符号の説明】

１…基板、２…バッファ層、３…光吸収層、４…電子放
出層、５…コンタクト層、６、７…オーミック電極、８
…活性層、１１…光電陰極、１２…ダイノード、１４…
陽極、１５…入射窓、１６…真空容器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅博文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 (56)参考文献特開平８−255580（ＪＰ，Ａ) 特開平５−234501（ＪＰ，Ａ) 特開平９−213204（ＪＰ，Ａ) 特開平７−245057（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 1/34 H01J 29/38 H01J 31/50 H01J 40/06 H01J 43/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入射した赤外領域の光に対応して光電子
を放出する光電陰極において、第１導電型のＩｎＰからなる基板と、前記基板上に形成され、前記基板と格子整合する第１導
電型のＩｎＡｓｘ２Ｐ１−ｘ２（０＜ｘ２＜１）からな
るバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記バッファ層と格子整
合する第１導電型のＩｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０．５
３＜ｘ１＜１）からなる光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層と格子整合す
る第１導電型のＩｎＡｓｘ３Ｐ１−ｘ３（０＜ｘ３＜
１）からなる電子放出層と、前記電子放出層上に所定のパターンで形成され、前記電
子放出層を略均一な分布で露出させている第２導電型の
ＩｎＡｓｘ３Ｐ１−ｘ３からなるコンタクト層と、前記電子放出層の露出表面に形成されたアルカリ金属ま
たはその酸化物若しくはそのフッ化物からなる活性層
と、前記コンタクト層上に形成された第１の電極と、前記基板に形成された第２の電極と、を備えていることを特徴とする光電陰極。
【請求項２】前記バッファ層のＡｓ組成比ｘ２は、前
記基板側から前記光吸収層側にかけて階段状あるいは連
続的に変化していることを特徴とする請求項１記載の光
電陰極。
【請求項３】前記バッファ層は、Ａｓ組成比ｘ２の異
なる複数の薄膜を積層させて形成された超格子層からな
ることを特徴とする請求項１記載の光電陰極。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の光電陰
極と、陽極とを真空容器内に封入して構成された電子
管。