JP4647955B2

JP4647955B2 - 光電陰極板及び電子管

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Publication number: JP4647955B2
Application number: JP2004237661A
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Inventors: 智子望月; 実新垣; 徹廣畑; 邦芳森
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Description

本発明は、入射した光を光電変換して光電子を放出する光電陰極板、及びそのような光電陰極板を用いた電子管に関する。

この種の光電陰極板では、半導体基板上に半導体光吸収層と半導体電子放射層とがこの順に積層され、光電子を外部に向けて放出する電子放出部が半導体電子放射層上に形成されている。さらに、半導体電子放射層上には、電子放出部に電気的に接続された電極が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２９２３４６２号明細書

ところで、上述したような光電陰極板においては、従来から高感度な特性を安定して得ることができる技術が望まれていた。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、高感度な特性を安定して得ることができる光電陰極板、及びそのような光電陰極板を用いた電子管を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る光電陰極板は、入射した光を光電変換して光電子を放出する光電陰極板であって、半導体基板と、半導体基板上に形成され、入射した光を吸収して光電子を発生する半導体光吸収層と、半導体光吸収層上に形成され、半導体光吸収層にて発生した光電子を加速する半導体電子放射層と、半導体電子放射層上に形成され、半導体電子放射層にて加速した光電子を外部に向けて放出する電子放出部と、電子放出部に電気的に接続された第１の電極と、半導体電子放射層と第１の電極との間に形成された絶縁層と、半導体基板に形成された第２の電極と、を備えることを特徴としている。

この光電陰極板では、半導体電子放射層と、電子放出部に電気的に接続された第１の電極との間に絶縁層が形成されている。このような絶縁層を形成すると、電子放出部における半導体電子放射層の露出部分に活性層を形成する前の段階で、光電陰極板を高温でヒートクリーニングし得ることが明らかになった。これにより、電子放出部における半導体電子放射層の露出部分を効果的に清浄化することができ、当該露出部分の物性を安定化させることが可能となる。この結果、この光電陰極板では高感度な特性を安定して得ることができる。

また、絶縁層は、半導体電子放射層上において電子放出部が形成されていない領域を覆うように形成されていることが好ましい。この場合、光電陰極板の温度耐性をさらに向上させることができるため、より高温でのヒートクリーニングが可能となる。これにより、電子放出部における半導体電子放射層の露出部分をより効果的に清浄化することができ、当該露出部分の物性をより安定化させることが可能となる。この結果、この光電陰極板では、より高感度な特性を安定して得ることができる。

また、本発明に係る電子管は、前述した光電陰極板を備えることを特徴としている。

この電子管では、前述したように、半導体電子放射層と、電子放出部に電気的に接続された第１の電極との間に絶縁層が形成された光電陰極板が用いられている。したがって、この電子管の光電陰極板では高感度な特性を安定して得ることができる。なお、ここでいう電子管とは、光電陰極板を用いて微弱光を検出する装置であり、例えば光電子増倍管、ストリーク管、イメージ増幅管などが含まれる。

以上説明したように、本発明に係る光電陰極板及び電子管によれば、高感度な特性を安定して得ることができる。

以下、本発明に係る光電陰極板及び電子管の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、「上」、「下」等の語は図面に示す状態に基づいており、便宜的なものである。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係る電子管の一実施形態である光電子増倍管を示す断面図である。同図に示すように、光電子増倍管１においては、金属製のステム３に金属製の側管５が気密に固定され、さらに、この側管５の上端部に光電陰極７が気密に固定されることで、真空容器が形成されている。

このように形成された真空容器内にはメタルチャンネルダイノード１１が設置されている。メタルチャンネルダイノード１１と光電陰極７との間には、ステムピン１３に接続された格子状の収束電極１５が設置されており、メタルチャンネルダイノード１１とステム３との間には、ステムピン１９に接続されたアノード１７が設置されている。

さらに、収束電極１５には、後述する支持板３９の下面３９ｂに向かって内側に傾いて延在する一対の電極２１が一体的に形成されている。この電極２１の上端部は、支持板３９の下面３９ｂに形成された第２の導電膜４３（図２参照）に圧接されている。

上述した光電陰極７は、図２に示すように、入射した光（ｈν）に感応して光電子（ｅ⁻）を放出する光電陰極板（光電面として機能する半導体結晶）２３Ａが組み込まれた透過型のフィールドアシスト型光電陰極であり、光電子増倍管１における光電変換部分として用いられている。この光電陰極７は、石英ガラスにより形成された円板状の光透過板２５を有し、この光透過板２５の下面２５ａには、軸線Ｌを中心として円形の凹部２７が形成されている。

この凹部２７の底面２７ａには、図２及び図３に示すように、軸線Ｌを中心とした円形の光通過領域Ａを除いて、Ｃｒからなる第１の導電膜２９が形成されており、この第１の導電膜２９は、凹部２７の底面２７ａから側面２７ｂ、さらに光透過板２５の下面２５ａにかけて一様に広がっている（図３の梨地領域）。これにより、光透過板２５を透過する光（ｈν）は、底面２７ａの光通過領域Ａを通過することになる。また、光電陰極７は、側管５の上端部に形成された内向きフランジ部９と、下面２５ａに形成された第１の導電膜２９とがＩｎ（インジウム）接合されることで、側管５に強固に固定される。なお、第１の導電膜２９の材料は、石英ガラスへの馴染が良く剥離しにくいことからＣｒ、Ｔｉ、Ｃｕ等が好適であるが、導電性を有していれば他の材料であってもよい。

一方、光透過板２５の凹部２７内には、光電陰極板２３Ａを保持するためのコバール製の保持部材３１が嵌め込まれている。この保持部材３１は、凹部２７の底面２７ａに接触する円形薄板状の保持部３３を有すると共に、この保持部３３と底面２７ａに形成された導電膜２９とがＩｎ接合されることで、光透過板２５に強固に固定される。なお、保持部材３１をＮｉ製としても、Ｉｎ接合によって強固な固定力を確保することができる。

この保持部３３には、光通過領域Ａよりも広い矩形の第1の開口部３５が形成されており、この第1の開口部３５内に、軸線Ｌ方向から見たときの外形が第1の開口部３５と同形状である矩形薄板状の光電陰極板２３Ａが光透過板２５に接触するように嵌め込まれる。これにより、光電陰極板２３Ａの第２の電極５３（図６参照）が、保持部３３の第1の開口部３５から覗く第1の導電膜２９と電気的に接続される。

さらに、保持部３３の外縁には、凹部２７の側面２７ｂに沿わせるための円環状の包囲部３７が一体的に形成されている。この包囲部３７は、光電陰極板２３Ａの側面２３ｃとの間に空隙Ｓをもって光電陰極板２３Ａを包囲している。そして、この包囲部３７内には、軸線Ｌ方向から見たときの外形が包囲部３７の内面と同形状である円形状のセラミックス製支持板３９が光電陰極板２３Ａに接触するように嵌め込まれる。この支持板３９には、光電陰極板２３Ａから放出される光電子（ｅ⁻）を通過させる円形の第２の開口部４１が形成されている。

この支持板３９の第２の開口部４１側の縁部には、Ｃｒからなる第２の導電膜４３が形成されている（図３の梨地領域）。この第２の導電膜４３は、第２の開口部４１の壁面を介して支持板３９の上面３９ａから下面３９ｂにかけて連続するように形成されると共に、上面３９ａ側において光電陰極板２３Ａの第１の電極６５（図５参照）と電気的に接続される。なお、第２の導電膜４３の材料は、電子管の真空度の低下を招くガス発生を起こさないことからＣｒ、Ｔｉ、Ａｇ等が好適であるが、導電性を有していれば他の材料であってもよい。

さらに、包囲部３７の下端部には、軸線Ｌを中心に等間隔をもって（９０度毎に）４つの爪部４５が一体的に形成されている。この爪部４５は、図２及び図４に示すように、支持板３９の下面３９ｂの外縁における非導電性領域Ｂ（第２の導電膜４３が形成されていない領域）に押し付けられるように軸線Ｌに向けて直角に折り曲げられて、支持板３９を光電陰極板２３Ａに押圧する。なお、爪部４５の個数は４つに限定されない。例えば、包囲部３７の下端部に、対向する一対の爪部４５を一体的に形成してもよい。

以上のように構成された光電子増倍管１では、光透過板２５側から光電陰極７に光（ｈν）が入射すると、この光電陰極７において光（ｈν）が光電変換されて光電子（ｅ⁻）が放出される。放出された光電子（ｅ⁻）は、収束電極１５によってメタルチャンネルダイノード１１の一段目のダイノード１１ａに収束される。そして、光電子（ｅ⁻）はメタルチャンネルダイノード１１内で順次増幅され、最終段のダイノード１１ｂから２次電子群が放出される。この２次電子群はアノード１７に達すると、このアノード１７と接続されたステムピン１９を介して外部に出力される。

続いて、上述した光電陰極板２３Ａについて、さらに詳細に説明する。

図５及び図６に示すように、光電陰極板２３Ａは、半導体基板４７と、半導体基板４７上に形成され、入射した光（ｈν）を吸収して光電子（ｅ⁻）を発生する半導体光吸収層４９と、半導体光吸収層４９上に形成され、半導体光吸収層４９にて発生した光電子（ｅ⁻）を加速する半導体電子放射層５１とを備えている。

半導体基板４７は導電型がｐ型のＩｎＰからなり、約３５０μｍの厚さを有している。半導体光吸収層４９は導電型がｐ型のＩｎＧａＡｓからなり、約２．０μｍ厚さを有している。半導体電子放射層５１は導電型がｐ型のＩｎＰからなり、約０．７μｍの厚さを有している。

半導体電子放射層５１の上面には、この半導体電子放射層５１とｐｎ結合を形成するコンタクト層５５と、このコンタクト層５５にオーミック接触する電極層５７とがこの順に積層されている。コンタクト層５５は導電型がｎ型のＩｎＰからなり、約０．２μｍの厚さを有している。また、電極層５７はＴｉからなり、約０．０３μｍの厚さを有している。そして、このコンタクト層５５及び電極層５７によって、半導体電子放射層５１の上面中央部分に円形状の電子放出部５９が形成されている。

電子放出部５９において、コンタクト層５５及び電極層５７には、既存のリソグラフィー技術及びエッチング技術によって、幅約１．４μｍ、間隔約１．４μｍのストライプ状に開口が形成されている。そして、電子放出部５９においてコンタクト層５５及び電極層５７が形成されていない部分、すなわち半導体電子放射層５１の露出部分には、例えばＣｓ等のアルカリ金属（或いはその酸化物）からなる活性層６１が薄く蒸着されている。この活性層６１により、半導体電子放射層５１の露出表面の仕事関数が低下させられ、半導体電子放射層５１にて加速した光電子（ｅ⁻）が真空中へ放出されやすくなっている。

さらに、半導体電子放射層５１には、電子放出部５９を挟んで対向するように、矩形状の絶縁層６３が形成されており、各絶縁層６３上には円形状の第１の電極６５が形成されている。絶縁層６３は例えばＳｉＮからなり、約０．４μｍの厚さを有している。第１の電極６５は、電子放出部５９を形成している電極層５７によって電子放出部５９と一体的に形成されており、電子放出部５９と電気的に接続されている。また、半導体基板４７の下面には、この下面にオーミック接触する第２の電極５３が形成されている。この第２の電極５３は、例えばＡｕＺｎからなる。

この光電陰極板２３Ａでは、半導体基板４７側から光（ｈν）が入射すると、この光（ｈν）が半導体光吸収層４９によって吸収されて光電変換される。これにより発生した光電子（ｅ⁻）は、第１の電極６５と第２の電極５３との間に印加されたバイアス電圧によって生じた電界により、半導体電子放射層５１内を通過しながら電子放出部５９に向けて加速される。そして、この加速した光電子（ｅ⁻）は、電子放出部５９におけるコンタクト層５５及び電極層５７の開口から外部へと放出される。

以上のように構成された光電陰極板２３Ａを製造する場合、まず図７に示すように、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体基板４７を用意する。そして、この半導体基板４７上に導電型がｐ型のＩｎＧａＡｓからなる半導体光吸収層４９と、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体電子放射層５１と、導電型がｎ型のＩｎＰからなるコンタクト層５５とをこの順に積層する。さらに、半導体基板４７の下面には、ＡｕＺｎからなる第２の電極５３を形成する。

次に、図８に示すように、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、コンタクト層５５を半導体電子放射層５１の上面中央部分において円形状に残し、その他の領域のコンタクト層５５を除去する。さらに、図９に示すように、コンタクト層５５及び半導体電子放射層５１の上面を覆うようにＳｉＮからなる絶縁層６３を積層する。そして、図１０に示すように、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、第１の電極６５の形成予定部分を含む矩形状の領域を残して絶縁層６３を除去する。

次に、図１１に示すように、半導体電子放射層５１、コンタクト層５５及び絶縁層６３の上面を覆うようにＴｉからなる電極層５７を積層する。そして、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、半導体電子放射層５１の上面中央部分において、ストライプ状の開口が形成されるようにコンタクト層５５と電極層５７とを残して電子放出部５９を形成する。同時に、電子放出部５９を挟んで対向する位置にそれぞれ電極層５７を円形状に残して一対の第１の電極６５を形成する。

さらに、高温でのヒートクリーニングによって電子放出部５９における半導体電子放射層５１の露出部分の清浄を行った後、この露出部分にＣｓ等のアルカリ金属を蒸着して活性層６１を形成すると、図５及び図６に示した光電陰極板２３Ａが完成する。

以上説明したように、本実施形態に係る光電子増倍管１では、半導体電子放射層５１と、電子放出部５９に電気的に接続された第１の電極６５との間に絶縁層６３が形成された光電陰極板２３Ａが用いられている。このような絶縁層６３を形成すると、電子放出部５９における半導体電子放射層５１の露出部分に活性層６１を形成する前の段階で、光電陰極板２３Ａを高温でヒートクリーニングすることができる。これにより、電子放出部５９における半導体電子放射層５１の露出部分を効果的に清浄化することができ、当該露出部分の物性を安定化させることが可能となる。この結果、光電陰極板２３Ａ及びこの光電陰極板２３Ａを用いた光電子増倍管１では、高感度な特性を安定して得ることができる。

上述のような絶縁層６３の形成による付加的な効果として、次のようなものがある。すなわち、光電陰極板２３Ａの機械的な強度を向上させることができる。これにより、第１の電極６５に支持板３９等が接触した際の半導体電子吸収層４９や半導体電子放射層５１の破損を防止することができる。また、絶縁層６３が形成された領域では、半導体電子放射層５１を不純物の付着から有効に保護することができる。さらには、半導体電子放射層５１から第１の電極６５へ直接的に電子が流入することを抑止できるので、暗電流の発生を抑えることができる。

また、光電陰極板２３Ａに電気的にコンタクトしている支持板３９と、光電陰極板２３Ａにおける半導体電子放射層５１との間隔は極めて狭くなっているが、絶縁層６３が形成されている領域では、例えば温度変化等によって支持板３９が伸縮したとしても、第２の導電膜４３と半導体電子放射層５１とが接触するような不具合が生じることも殆ど無い。

なお、本実施形態の変形例として、図１２に示すようなショットキー型の光電陰極板２３Ｂを光電子増倍管１に採用してもよい。この光電陰極板２３Ｂでは、電子放出部５９及び第１の電極６５がショットキー電極層６７によって形成されている点で、これらがコンタクト層５５及び電極層５７から形成されている上記実施形態と相違している。

すなわち、光電陰極板２３Ｂでは半導体電子放射層５１上にコンタクト層５５が形成されておらず、半導体電子放射層５１上にショットキー電極層６７が直接積層されて電子放出部５９が形成されている。また、第１の電極６５は、半導体電子放射層５１上に絶縁層６３を介在させて積層されたショットキー電極層６７によって形成されている。

このような光電陰極板２３Ｂを製造する場合、まず図１３に示すように、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体基板４７を用意する。そして、この半導体基板４７上に導電型がｐ型のＩｎＧａＡｓからなる半導体光吸収層４９と、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体電子放射層５１とをこの順に積層する。さらに、半導体基板４７の下面には、ＡｕＺｎからなる第２の電極５３を形成する。

次に、図１４に示すように、半導体電子放射層５１の上面全体にＳｉＮからなる絶縁層６３を積層する。そして、図１５に示すように、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、第１の電極６５の形成予定部分を含む矩形の領域を残して絶縁層６３を除去する。

さらに、図１６に示すように、絶縁層６３及び半導体電子放射層５１の上面を覆うようにショットキー電極層６７を積層する。そして、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、半導体電子放射層５１の上面中央部分において、ストライプ状の開口が形成されるようにショットキー電極層６７を残して電子放出部５９を形成する。同時に、電子放出部５９を挟んで対向する位置にそれぞれショットキー電極層６７を円形状に残して一対の第１の電極６５を形成する。

さらに、高温でのヒートクリーニングによって電子放出部５９における半導体電子放射層５１の露出部分の清浄を行った後、この露出部分にＣｓ等のアルカリ金属を蒸着して活性層６１を形成すると、図１２に示した光電陰極板２３Ｂが完成する。

この光電陰極板２３Ｂにおいても、半導体電子放射層５１と、電子放出部５９に電気的に接続された第１の電極６５との間に絶縁層６３が形成されているため、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る電子管である光電子増倍管においては、組み込まれている光電陰極板２３Ｃの層構造が第１実施形態に係る光電陰極板２３Ａの層構造と相違している。すなわち、光電陰極板２３Ｃでは、図１７及び図１８に示すように、半導体電子放射層５１上において電子放出部５９が形成されていない領域を覆うように絶縁層６９が形成されている点で、絶縁層６３が半導体電子放射層５１上の一部の領域にのみ形成されている光電陰極板２３Ａと相違している。

このような光電陰極板２３Ｃを製造する場合、まず図１９に示すように、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体基板４７を用意する。そして、この半導体基板４７上に導電型がｐ型のＩｎＧａＡｓからなる半導体光吸収層４９と、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体電子放射層５１と、導電型がｎ型のＩｎＰからなるコンタクト層５５とをこの順に積層する。さらに、半導体基板４７の下面には、ＡｕＺｎからなる第２の電極５３を形成する。

次に、図２０に示すように、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、コンタクト層５５を半導体電子放射層５１の上面中央部分において円形状に残し、その他の領域のコンタクト層５５を除去する。さらに、図２１に示すように、コンタクト層５５及び半導体電子放射層５１の上面を覆うようにＳｉＮからなる絶縁層６９を積層する。そして、図２２に示すように、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、コンタクト層５５の上面が円形状に露出するように絶縁層６９を除去する。

次に、図２３に示すように、コンタクト層５５、及び絶縁層６９の上面を覆うようにＴｉからなる電極層５７を積層する。そして、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、半導体電子放射層５１の上面中央部分において、ストライプ状の開口が形成されるようにコンタクト層５５と電極層５７とを残して電子放出部５９を形成する。同時に、電子放出部５９を挟んで対向する位置にそれぞれ電極層５７を円形状に残して一対の第１の電極６５を形成する。

さらに、高温でのヒートクリーニングによって電子放出部５９における半導体電子放射層５１の露出部分の清浄を行った後、この露出部分にＣｓ等のアルカリ金属を蒸着して活性層６１を形成すると、図１７及び図１８に示した光電陰極板２３Ｃが完成する。

以上のように構成された光電陰極板２３Ｃにおいても、半導体電子放射層５１と、電子放出部５９に電気的に接続された第１の電極６５との間に絶縁層６９が形成されている。さらに、この絶縁層６９は、半導体電子放射層５１上において電子放出部５９が形成されていない領域を覆うように形成されている。この絶縁層６９によって、光電陰極板２３Ｃの温度耐性をさらに向上させることができるため、より高温でのヒートクリーニングが可能となる。これにより、電子放出部５９における半導体電子放射層５１の露出部分をより効果的に清浄化することができ、当該露出部分の物性をより安定化させることが可能となる。この結果、この光電陰極板２３Ｃ及びこの光電陰極板２３Ｃを用いた光電子増倍管では、より高感度な特性を安定して得ることができる。

上述のような絶縁層６９の形成による付加的な効果として、次のようなものがある。すなわち、光電陰極板２３Ｃの機械的な強度を向上させることができる。これにより、第１の電極６５に支持板３９等が接触した際の半導体電子吸収層４９や半導体電子放射層５１の破損を防止することができる。また、絶縁層６９によって電子放出部５９が形成されていない領域での半導体電子放射層５１の露出がなくなるため、半導体電子放射層５１を不純物の付着から有効に保護することができる。さらには、半導体電子放射層５１から第１の電極６５への直接的な電子の流入を効果的に抑止できるので、暗電流の発生をより抑えることができる。

また、光電陰極板２３Ｃに電気的にコンタクトしている支持板３９と、光電陰極板２３Ｃにおける半導体電子放射層５１との間隔は極めて狭くなっているが、絶縁層６９が形成されている領域では、例えば温度変化等によって支持板３９が伸縮したとしても、第２の導電膜４３と半導体電子放射層５１とが接触するような不具合が生じることも殆ど無い。

なお、本実施形態の変形例として、図２４に示すようなショットキー型の光電陰極板２３Ｄを光電子増倍管に採用してもよい。

このような光電陰極板２３Ｄを製造する場合、まず図２５に示すように、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体基板４７を用意する。そして、この半導体基板４７上に導電型がｐ型のＩｎＧａＡｓからなる半導体光吸収層４９と、導電型がｐ型のＩｎＰからなる半導体電子放射層５１とをこの順に積層する。さらに、半導体基板４７の下面には、ＡｕＺｎからなる第２の電極５３を形成する。

次に、図２６に示すように、半導体電子放射層５１の上面全体にＳｉＮからなる絶縁層６９を積層する。そして、図２７に示すように、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、半導体電子放射層５１の上面中央部分が円形状に露出するように絶縁層６９を除去する。

さらに、図２８に示すように、この絶縁層６９及び半導体電子放射層５１の上面を覆うようにショットキー電極層６７を積層する。そして、所定のフォトレジスト（図示しない）を用いたエッチング処理により、半導体電子放射層５１の上面中央部分において、ストライプ状の開口が形成されるようにショットキー電極層６７を残して電子放出部５９を形成する。同時に、電子放出部５９を挟んで対向する位置にそれぞれショットキー電極層６７を円形状に残して一対の第１の電極６５を形成する。以上により、図２４に示した光電陰極板２３Ｄが完成する。

この光電陰極板２３Ｄにおいても、半導体電子放射層５１と、電子放出部５９に電気的に接続された第１の電極６５との間に絶縁層６９が形成されており、さらに、この絶縁層６９は、半導体電子放射層５１上において電子放出部５９が形成されていない領域を覆うように形成されている。したがって、図１７及び図１８に示した実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明に係る電子管の一実施形態である光電子増倍管を示す断面図である。図１に示した光電子増倍管における光電陰極の断面図である。図２に示した光電陰極の分解斜視図である。図２に示した光電陰極の底面図である。本発明に係る光電陰極板の第１実施形態を示す平面図である。図５における光電陰極板のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図６に示した光電陰極板の製造工程を示す断面図である。図７の後続の工程を示す断面図である。図８の後続の工程を示す断面図である。図９の後続の工程を示す断面図である。図１０の後続の工程を示す断面図である。第１実施形態に係る光電陰極板の変形例を示す断面図である。図１２に示した光電陰極板の製造工程を示す断面図である。図１３の後続の工程を示す断面図である。図１４の後続の工程を示す断面図である。図１５の後続の工程を示す断面図である。本発明に係る光電陰極板の第２実施形態を示す平面図である。図１７における光電陰極板のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。図１８に示した光電陰極板の製造工程を示す断面図である。図１９の後続の工程を示す断面図である。図２０の後続の工程を示す断面図である。図２１の後続の工程を示す断面図である。図２２の後続の工程を示す断面図である。第２実施形態に係る光電陰極板の変形例を示す断面図である。図２４に示した光電陰極板の製造工程を示す断面図である。図２５の後続の工程を示す断面図である。図２６の後続の工程を示す断面図である。図２７の後続の工程を示す断面図である。

符号の説明

１…光電子増倍管（電子管）、２３Ａ〜２３Ｄ…光電陰極板、４７…半導体基板、４９…半導体光吸収層、５１…半導体電子放射層、５３…第２の電極、５９…電子放出部、６５…第１の電極、６３，６９…絶縁層。

Claims

入射した光を光電変換して光電子を放出する光電陰極板であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、入射した光を吸収して光電子を発生する導電型がｐ型の半導体光吸収層と、
前記半導体光吸収層上に形成され、前記半導体光吸収層にて発生した光電子を加速する導電型がｐ型の半導体電子放射層と、
前記半導体電子放射層上に形成され、前記半導体電子放射層にて加速した光電子を外部に向けて放出する電子放出部と、
前記電子放出部における前記半導体放射層の露出部分に形成された活性層と、
前記電子放出部に電気的に接続された第１の電極と、
前記半導体電子放射層と前記第１の電極との間に形成された絶縁層と、
前記半導体基板に形成された第２の電極と、を備え、
前記電子放出部は、前記半導体放射層とｐｎ結合を形成するコンタクト層及び前記コンタクト層とオーミック接触する電極層を有し、
前記第１の電極は、前記電極層によって前記電子放出部と一体的に形成されていることを特徴とする光電陰極板。
入射した光を光電変換して光電子を放出する光電陰極板であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、入射した光を吸収して光電子を発生する導電型がｐ型の半導体光吸収層と、
前記半導体光吸収層上に形成され、前記半導体光吸収層にて発生した光電子を加速する導電型がｐ型の半導体電子放射層と、
前記半導体電子放射層上に形成され、前記半導体電子放射層にて加速した光電子を外部に向けて放出する電子放出部と、
前記電子放出部における前記半導体放射層の露出部分に形成された活性層と、
前記電子放出部に電気的に接続された第１の電極と、
前記半導体電子放射層と前記第１の電極との間に形成された絶縁層と、
前記半導体基板に形成された第２の電極と、を備え、
前記半導体電子放射層上に直接積層されて前記電子放出部を形成するショットキー電極層を更に備え、
前記第１の電極は、前記半導体電子放射層上に前記絶縁層を介在させて積層されるとともに前記ショットキー電極層から伸びる電極層によって形成されていることを特徴とする光電陰極板。
前記絶縁層は、前記半導体電子放射層上において前記電子放出部が形成されていない領域を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光電陰極板。
請求項１〜３のいずれか一項記載の光電陰極板を備えることを特徴とする電子管。