JPH0129297B2

JPH0129297B2 -

Info

Publication number: JPH0129297B2
Application number: JP57157691A
Authority: JP
Inventors: Junta Yamamoto; Takeshi Ichibagase
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1982-09-09
Publication date: 1989-06-09
Also published as: JPS5946738A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、カラーテレビジヨンカメラ等に使
用される撮像管の光電変換ターゲツトおよびその
製造方法に関するものである。従来例の構成とその問題点一般に、カラーテレビジヨンカメラに用いられ
るビジコン形カラー撮像管の光電変換ターゲツト
は、三硫化アンチモン（Sb₂S₃）からなる光導電
膜を備える。かかる光導電膜は、Sb₂S₃の稠密層
とSb₂S₃の多孔質層とを交互に積層した多層構造
となすことによつて良好な特性を得ることができ
るが、光入射によつて、生じた荷電キヤリアのう
ちの正孔がSb₂S₃の多孔質層に捕獲されるため、
とくに焼付、留像およびγ特性の点で満足すべき
ものではなかつた。とくに、低照度下において強
い光が入射した場合、黒に強く焼き付くので、画
質が非常に悪くなる。また、γ値が過大となりや
すく、暗所での色信号出力が不足勝ちとなる。発明の目的この発明は、とくに単撮像管形カラーテレビジ
ヨンカメラに組み込まれるカラー撮像管に適した
分光感度特性を有し、低照度下または中照度下に
おける焼付現象が少なく、留像特性も優れてい
て、しかも広い照明範囲下で十分な色再現性が得
られる撮像管用の光電変換ターゲツトおよびその
製造方法を提供するものである。発明の構成この発明の光電変換ターゲツトは、基板上に被
着形成された透明導電層と、この透明導電層上に
被着形成されたSb₂S₃またはSb過剰のSb₂S₃から
なる第１稠密層と、この第１稠密層上に被着形成
されたSb過剰のSb₂S₃を主成分とする第２稠密層
と、この第２稠密層上に被着形成されたSb₂S₃を
主成分とする多孔質層と、この多孔質層上に被着
形成されたSb過剰のSb₂S₃を主成分とする第３稠
密層とを備えたものにおいて、前記多孔質層の
Sb濃度を前記第３稠密層側へ行くに従つて段階
的または連続的に高くしたことを特徴とするもの
であつて、その詳細および製造方法は、図示した
実施例とともに以下に詳細に詳明する。実施例の説明本発明を実施した光電変換ターゲツトの断面を
示す第１図において、ガラス円盤からなる基板１
は、その一方の面上に透明導電層２を有してい
る。透明導電層２は、たとえば酸化インジウム
（In₂O₃）をスパツタにより500Å〜1000Åの層厚
に被着形成したものであつて、透明導電層２上に
は、Sbを過剰に含んだSb₂S₃の第１稠密層３が被
着形成されている。第１稠密層３は、１×
10^-4Torr以下の真空度のもとで形成できるが、
不純物や欠陥を含まない良好な層を得るために
は、５×10^-6以下の真空度下で形成するのが好ま
しい。第１稠密層３上には、Sbを過剰に含んだ
Sb₂S₃からなる第２稠密層４が被着形成されてお
り、この第２稠密層４も、５×10^-6Torr以下の
真空度下で形成するのが好ましい。第１および第２稠密層３，４は、光電変換感度
に大きく寄与する感度領域であり、Sbを過剰に
添加することにより、約600nｍの光波長を中心
にした広い範囲で増感作用営ませることができ
る。Sbを過剰に添加することにより、Ｐ型半導
体としての性質が強まることが実験の結果判明し
た。このため、Sb濃度の異なる２つのSb₂S₃領域
を接合すると、弱い整流性接合が得られる。第２
図はこの整流性接合の電圧−電流特性を示すもの
で、過剰のSbを異なる割合で添加した２領域を
接合し、添加Sbの多い方を負とする極性に直流
電圧を印加すると、その逆の極性に直流電圧を印
加した場合に比して電流が流れにくい。そして、
前記２領域のSbの濃度差が大きいほど前記整流
性の傾向が大きい。また、第３図ａに示すように、電流が流れにく
い方向へ直流電圧を印加する逆バイアスでは、前
記２領域Ａ，Ｂの接合面に集中して内部電圧が発
生するのであつて、この様子を第３図ｂに示す。
これより明らかなように、前記２領域のSb濃度
を均一にした場合、内部に作用する電界は一様と
なるのに対し、前記２領域のSb濃度を異ならせ
た場合は、接合面に集中して電界が生じる。このような集中電界形成領域を、光電変換部に
設けると、前記領域では、光入射により生じた荷
電キヤリアが加速される。したがつて、正負のキ
ヤリアは再結合することなく速やかに両電極に達
することになり、感度が向上する。そして、その
ためには、第１稠密層３よりも第２稠密層４の
Sb濃度を高くする必要がある。第１および第２
稠密層３，４のSb濃度の差が大きいほど内部電
界が強くなり、感度に関しては有利である。しか
し、Sbの特定波長光増感作用により、分光感度
に変化をきたすから、Sb濃度には分光感度面か
らの制約がある。第１稠密層３は、主として青色光に対して高い
感度を有する必要があり、このためにはSbは少
ないほど有利である。しかし、Ｎ型半導体である
透明導電層２との境界を形成する目的から、第１
稠密層３のSbは71.68〜76重量％とする。また、
第２稠密層４には、第１稠密層３よりも高濃度に
Sbを含ませ、強い電界を形成するのが有利であ
るが、Sbが高濃度になりすぎると、分光感度の
ピークが赤色側へ移動し、単管式カラー撮像管の
光電変換ターゲツトに適さなくなる。このため、
第２稠密層４のSbとしては、76〜80重量％が限
度である。また、第１および第２稠密層３，４の
各層厚は、いずれが大きくても分光感度のピーク
が赤色側へ移動する。単管式カラー撮像管の光電
変換ターゲツトに使用する場合は、青色感度が高
い方が好ましいので、どちらの層厚も小さい方が
分光感度面では有利である。しかし、あまり薄す
ぎると全体の感度が低下するので、第１および第
２稠密層３，４の各層厚は100Å〜1000Åが適当
である。第２稠密層４を形成したのち、Ar、N₂、Neま
たはHe等の不活性ガス中で、Sbを過剰に含んだ
Sb₂S₃を蒸発、凝縮させ、Sb₂S₃からなる第１お
よび第２多孔質層５，６を形成する。多孔質層
５，６は密度が低いため、見かけ上の誘電率は小
さく、ターゲツト全体の静電容量が小さくなる。
また、多孔質層は、電子を通過させるが正孔を捕
獲する性質があるので、多孔質層５，６を形成し
たことにより、全体の静電容量が小さくなつて残
像特性が著しく改善され、しかも、光電変換によ
り生じた多数の正孔のうち電子走査側へ向う正孔
が吸収される。そして、光照射後にも残る正孔が
吸収されることとなり、留像現象が低減される。
しかし、多孔質層で捕獲された正孔は、透明導電
層２側へ逆電界を生じ、感度領域である第１およ
び第２稠密層３，４の電界を相殺するから、光入
射した部分の感度に低下をきたし、負の焼付現象
を生じる。また、多孔質層５，６内に捕獲された
正孔は、電子の走査側から徐々に注入される電子
と結合して消滅するから、この部分における暗電
流が減少し、低照度下において強い光が入射した
場合、強い負の焼付現象を生じる。そこで、この発明では、Sb₂S₃を主体とする多
孔質層のSb濃度を均一とせず、段階的または連
続的に変化させて内部電界を生じさせ、捕獲され
た正孔を前記内部電界で引き出させることによ
り、前記焼付現象を軽減させる。すなわち、光入
射によつて光導電膜内で発生した電子および正孔
の対は、すみやかに外部へとり出さなければ、
Sb₂S₃を主体とする多孔層に捕獲される。電子お
よび正孔が発生する領域に電界を与えると、電子
および正孔は電極方向への力を受けて外部へとり
出される。また、捕獲された電荷は熱励起により
絶え間なく伝導帯または荷電子帯へ放出される
が、これらの再放出された電荷はすみやかにとり
出さないと、再捕獲される。この再捕獲を防ぐに
は、やはりこの領域に電界を与えておく必要があ
る。なお、多孔質層を形成する場合、真空度が１
×10^-4Torr未満では完全な多孔質とならず、稠
密層に近いものとなる。また、真空度が１×
10^-4Torrを越えると、多孔質性が強くなり、正
孔の通過量が減少しすぎて感度を低下させるの
で、多孔質層を形成する場合の真空度は、１×
10^-4Torr〜１×10^-1Torrの範囲内に設定すべき
である。ただし、前記不活性ガスにO₂を添加す
ると、多孔質性が若干強くなることを考慮すべき
である。また、真空度が１×10^-1Torrに近づく
と、正孔の通過量が減少するのみならず、入射光
量に対する信号の比γ値に減少をきたすことがあ
る。したがつて真空度は、これらを勘案して設定す
る。多孔質層の層厚はγ値に影響するので、第１
および第２多孔質層５，６の各層厚は、100Å〜
4000Åの範囲から選ぶのがよい。第１多孔質層５
に比して第２稠密層４のSb濃度が高いと、第１
多孔質層５と第２稠密層４との間に内部電界が形
成されず、感度の向上が望めずに暗電流が大とな
る。また、多孔質層に多量のSbを添加すると、
Sb₂S₃とSbとが分離してしまう。しかしながら、
第２多孔質層６に対しては第１多孔質層５よりも
高濃度にSbを添加する必要性があるので、第１
多孔質層５における実用的なSb濃度は、Sbが76
〜80重量％である。第２多孔質層６には、第１多孔質層５よりも高
濃度にSbを含ませる必要があり、Sb濃度は、Sb
が80〜90重量％の範囲内が適当である。第２多孔質層６上にSbを過剰に含んだSb₂S₃か
らなる第３稠密層７を形成するのであるが、第３
稠密層７は、第２稠密層４と同じく完全な稠密層
となすために、１×10^-4Torr以下、好ましくは
５×10^-6Torr以下の真空中で形成する。第３稠
密層７のSb濃度が第２多孔質層６のSb濃度より
も低いと暗電流が増大するので、第２多孔質層６
と同等またはそれ以上のSb濃度に設定する。ま
た、Sb濃度が高すぎると、Sb₂S₃とSbとが分離す
るので、第３稠密層７のSb添加量は80〜90重量
％が適当である。第３稠密層７の層厚が大きすぎると、赤色感度
が若干増加する。しかし、厚すぎると残像が増加
し、逆に薄すぎると電子走査側からの電子が第１
および第２多孔質層５，６へ進入し、多孔質層の
特性が損なわれるので、第３稠密層７の層厚は
1000Å〜5000Åが適当である。以上のようにして形成された光電変換ターゲツ
トを、真空装置内または撮像管の真空外囲器内に
封入したのち、50〜200℃の温度下で30分以上熱
処理する。この真空熱処理の所要時間は、高温下
であれば短かく、低温下であれば長く設定する。
この真空熱処理によつて、各層の接触面における
なじみが良くなり、かつ、粒子状構造に変化を生
じ、感度が向上するとともに、信号電流の不所望
な時間的変動を防ぐことができる。第１多孔質層５と第２多孔質層６との層厚配分
を変えると、中照度下での焼付および低照度下で
の焼付のいずれか一方をとくに効果的に軽減させ
ることができる。すなわち、第１多孔質層５の層
厚比率を小さくすると、とくに中照度下での焼付
現象が軽減され、第２多孔質層６の層厚比率を小
さくすると、とくに低照度下での焼付現象が軽減
される。また、留像については、前記層厚比の大
小に関係なく、従来のものよりも軽減される。次
表は、その具体的数値例を示すものである。

【表】いずれの測定も、パターンの撮像および光の照
射などを15秒間行なつたのちの焼付および留像を
示し、多孔質層の層厚配分を適当に選ぶと、中照
度焼付、低照度焼付および留像を従来のものより
も軽減できることが判る。とくに従来、画質を著
しく悪くしていた低照度下での焼付が効果的に改
善される。また、不活性ガスの圧力を適当に選ぶ
ことによつて、γ特性を任意に選択することがで
き、広い照度範囲下で十分な色信号をとり出すこ
とができる。したがつて、とくに単管用カラー撮
像管の光電変換ターゲツトに使用した場合、良好
な色再現特性を得ることができる。なお、前記実施例では、多孔質層を第１および
第２の２層に形成したが、これは３層以上であつ
てもよく、また、Sb濃度を第３稠密層側へ行く
に従つて段階的に高める代りに、連続的に高めて
もよい。さらに、Sb₂S₃の各層に若干の不純物を
混入させてもよい。発明の効果この発明の光電変換ターゲツトは、前述のよう
に構成されるので、低照度下や中照度下での焼付
現象および留像現象を軽減させることができ、し
かも、良好な分光感度特性が得られるのみならず
γ特性を任意に設定できるので、とくに、カラー
撮像管に適用して広い照度範囲下で満足すべき色
信号出力をとり出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した光電変換ターゲツ
トの断面図、第２図はSb濃度の異なる２つの
Sb₂S₃領域の接合面における整流特性を示す図、
第３図ａは逆バイアスされた前記接合面を示す
図、第３図ｂは前記接合面における内部電圧を示
す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１基板上に被着形成された透明導電層と、この
透明導電層上に被着形成されたSb₂S₃またはSb過
剰のSb₂S₃からなる第１稠密層と、この第１稠密
層上に被着形成されたSb過剰のSb₂S₃を主成分と
する第２稠密層と、この第２稠密層上に被着形成
されたSb₂S₃を主成分とする多孔質層と、この多
孔質層上に被着形成されたSb過剰のSb₂S₃を主成
分とする第３稠密層とを備え、前記多孔質層の
Sb濃度は前記第３稠密層側へいくに従つて段階
的または連続的に高いことを特徴とする光電変換
ターゲツト。２ Sbが71.68〜76重量％のSb₂S₃を１×
10^-4Torr以下の真空中で透明導電層上に蒸着し、
層厚が100Å〜1000Åの第１稠密層を形成する段
階と、Sbが76〜80重量％のSb₂S₃を１×10^-4Torr
以下の真空中で前記第１稠密層上に蒸着し、前記
第１稠密層よりもSb濃度が高く層厚が100Å〜
1000Åの第２稠密層を形成する段階と、Sbが76
〜80重量％のSb₂S₃を１×10^-1Torr以上のガス雰
囲気中で前記第２稠密層上に蒸着し、層厚が100
Å〜4000Åの第１多孔質層を形成する段階と、
Sbが80〜90重量％のSb₂S₃を前記ガス雰囲気中で
前記第１多孔質層上に蒸着し、前記第１多孔質層
よりもSb濃度が高く層厚が100Å〜4000Åの第２
多孔質層を形成する段階と、Sbが80〜90重量％
のSb₂S₃を１×10^-4Torr以下の真空中で前記第２
多孔質層上に蒸着し、層厚が1000Å〜5000Åの第
３稠密層を形成する段階とを備えてなることを特
徴とする光電変換ターゲツトの製造方法。