JPH02262220A - 電子放出電極 - Google Patents
電子放出電極Info
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- JPH02262220A JPH02262220A JP1082898A JP8289889A JPH02262220A JP H02262220 A JPH02262220 A JP H02262220A JP 1082898 A JP1082898 A JP 1082898A JP 8289889 A JP8289889 A JP 8289889A JP H02262220 A JPH02262220 A JP H02262220A
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Landscapes
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はセラミック半導体を用いた光電子放出、又は２
次電子放出用などの電極に関するものである。
次電子放出用などの電極に関するものである。
〈従来の技術〉
従来の電子放出電極に使用する電子放出材料については
、以前から多くの研究がされ多種の材料が開発され、光
を光電子に変換する光電子電極。
、以前から多くの研究がされ多種の材料が開発され、光
を光電子に変換する光電子電極。
二次電子倍増管のダイノード（二次電子放出面）やその
他の電子管や装置などの電子銃等の材料として使用され
ている。
他の電子管や装置などの電子銃等の材料として使用され
ている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし、現在の電子放出電極材料には問題があるものが
多い。例えばフォトカソード（光電陰極）として−収約
なマルチアルカリ、又は、Ａｇ−０など、及び１．電子
放出材料である銅−ベリリウム（Ｃｕ−Ｂｅ）合金等は
、その活性化プロセスが極めてデリケートで、均一な特
性に揃えるのが困難であること、更に、−旦大気に晒す
と瞬時にその特性が劣化するという極めて難しい問題点
もあった。
多い。例えばフォトカソード（光電陰極）として−収約
なマルチアルカリ、又は、Ａｇ−０など、及び１．電子
放出材料である銅−ベリリウム（Ｃｕ−Ｂｅ）合金等は
、その活性化プロセスが極めてデリケートで、均一な特
性に揃えるのが困難であること、更に、−旦大気に晒す
と瞬時にその特性が劣化するという極めて難しい問題点
もあった。
電子放出１！極であるから真空管、又は、真空装置内に
設置することになるが、残留ガスのイオン衝撃により劣
化するイオン焼けが発生するという問題の他に、電子流
の衝撃による電子焼は劣化もしばしば発生するので入射
電子流も出力電子流も、その電子流密度に限界があると
いう欠点があった。
設置することになるが、残留ガスのイオン衝撃により劣
化するイオン焼けが発生するという問題の他に、電子流
の衝撃による電子焼は劣化もしばしば発生するので入射
電子流も出力電子流も、その電子流密度に限界があると
いう欠点があった。
以上のＣｕ Ｂｅの欠点を解消するため屋近セラミッ
ク半導体材料によるチャンネル型の２次電子増倍管が作
製されている。しかし、このセラミック半導体材料を用
いた電子放出電極はチャンネル型であるから高抵抗の材
料を用いていること、及びその電極の構造から大きい出
力が出せないなどから、出力電流を制限することになり
、出力特性では、以前のＢｅ−Ｃｕ の多段ダイノー
ド方式より劣っている。
ク半導体材料によるチャンネル型の２次電子増倍管が作
製されている。しかし、このセラミック半導体材料を用
いた電子放出電極はチャンネル型であるから高抵抗の材
料を用いていること、及びその電極の構造から大きい出
力が出せないなどから、出力電流を制限することになり
、出力特性では、以前のＢｅ−Ｃｕ の多段ダイノー
ド方式より劣っている。
本発明は、従来の電子放出？ＴＩ、ｉがもつ問題点を解
消し、曝気などによる劣化が少なく、大出力も取り出せ
る電子放出ＹＭ、極を提供することを目的としている。
消し、曝気などによる劣化が少なく、大出力も取り出せ
る電子放出ＹＭ、極を提供することを目的としている。
く問題点を解決するための手段〉
本発明の目的である電子放出係数が大きく、かつ、安定
な動作をして、大電力が得られる電子放出の面電極にす
るため次の構成にした。その電極表面を仕事関数が小さ
いｎ型のアルカリ土類等の酸化物半導体にして電子放出
係数の大きい表面を形成し、基体はｐ型の酸化物半導体
の構成にした。
な動作をして、大電力が得られる電子放出の面電極にす
るため次の構成にした。その電極表面を仕事関数が小さ
いｎ型のアルカリ土類等の酸化物半導体にして電子放出
係数の大きい表面を形成し、基体はｐ型の酸化物半導体
の構成にした。
以上の構成にして、基体のｐ型と表面薄膜のｎ型でｐｎ
接合が形成されるので、前記の酸化物半導体のバンドギ
ャップ、キャリヤー濃度及びｎ型層の厚さなどの条件を
制御することによυ、電子に対し負の電気的親和力（ｎ
ｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎａｆｆｉｎｉｔｙ
）の特性に近ずけて電子放出特性を向上させるものであ
る。
接合が形成されるので、前記の酸化物半導体のバンドギ
ャップ、キャリヤー濃度及びｎ型層の厚さなどの条件を
制御することによυ、電子に対し負の電気的親和力（ｎ
ｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎａｆｆｉｎｉｔｙ
）の特性に近ずけて電子放出特性を向上させるものであ
る。
更に１以上の構成では安定した酸化物半導体を用いるこ
とができ、曝気などにより安定動作が妨げられることが
なくなり、また、以前のように大気中で酸化して特性が
劣化することもない。
とができ、曝気などにより安定動作が妨げられることが
なくなり、また、以前のように大気中で酸化して特性が
劣化することもない。
以上の構成の電子放出ｉｔ極で大電流を得るため、基体
の酸化物半導体に抵抗の低いものを用いている。この例
としてＹ−Ｂａ−ＣｕＯ系の酸化物半導体があり、これ
と同じ元素の組み合せで臨界温度Ｔｃ が約９０にの酸
化物超伝導体がちυ酸化物半導体としても良好な電気伝
導度を示すものである。
の酸化物半導体に抵抗の低いものを用いている。この例
としてＹ−Ｂａ−ＣｕＯ系の酸化物半導体があり、これ
と同じ元素の組み合せで臨界温度Ｔｃ が約９０にの酸
化物超伝導体がちυ酸化物半導体としても良好な電気伝
導度を示すものである。
く作 用〉
本発明の電子放出電極は、その原理を第１図に示したよ
うに、光照射又は電子線照射などで、ｐ型基体の価電子
帯の電子が励起されて伝導帯へ上げられ、その表面の薄
いｎ層の仕事関数が小さい材料で形成されていて、はぼ
基体のバンドギャップＥｇ だけ表面ｎ層の伝導帯レベ
ルよりエネルギーレベルが高くなっている。従って、基
体内で伝導体に励起された電子が、仕事関数〆のｎＨの
真空レベルに達するにはｄ −Ｅ ｇ のエネルギーが
必要であるが仕事関数の小さい材料で表面層を形成すれ
ば＊ −Ｅｇを負にすることができ、負の電子親和力の
状態が生じる。即ち、ｐ型基体の伝導帯の電子を電極か
ら放出するためのエネルギーが不要か、少なくなる。以
上で説明した電極に近い構成にすれば、電子放出のエネ
ルギーの減少、又は電子放出係数の増大を計ることがで
きる。
うに、光照射又は電子線照射などで、ｐ型基体の価電子
帯の電子が励起されて伝導帯へ上げられ、その表面の薄
いｎ層の仕事関数が小さい材料で形成されていて、はぼ
基体のバンドギャップＥｇ だけ表面ｎ層の伝導帯レベ
ルよりエネルギーレベルが高くなっている。従って、基
体内で伝導体に励起された電子が、仕事関数〆のｎＨの
真空レベルに達するにはｄ −Ｅ ｇ のエネルギーが
必要であるが仕事関数の小さい材料で表面層を形成すれ
ば＊ −Ｅｇを負にすることができ、負の電子親和力の
状態が生じる。即ち、ｐ型基体の伝導帯の電子を電極か
ら放出するためのエネルギーが不要か、少なくなる。以
上で説明した電極に近い構成にすれば、電子放出のエネ
ルギーの減少、又は電子放出係数の増大を計ることがで
きる。
〈実施例〉
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本実施例の電子放出電極では第１図のｐ型基体の電極及
び支持基板になる約３０ ｍｍＸ３０ ｍｍの面積で、
厚さ０．１ ｍｍの銀（Ａｇ）の板の上に、スパッタリ
ング法によってＹ−Ｂａ−ＣｕＯからなる酸化物のｐ型
基体の薄膜を形成した。こ＼で作製したｐ型基体は、超
電導特性をもつ必要はなく。
び支持基板になる約３０ ｍｍＸ３０ ｍｍの面積で、
厚さ０．１ ｍｍの銀（Ａｇ）の板の上に、スパッタリ
ング法によってＹ−Ｂａ−ＣｕＯからなる酸化物のｐ型
基体の薄膜を形成した。こ＼で作製したｐ型基体は、超
電導特性をもつ必要はなく。
ｐ型の半導体で、電気伝導度が良好であればよいので１
組成が約Ｙ＋ Ｂａｚ Ｃｕ３０７になる膜厚約１μｍ
の膜で形成した。
組成が約Ｙ＋ Ｂａｚ Ｃｕ３０７になる膜厚約１μｍ
の膜で形成した。
作製したｐ型基体膜のｔ気抵抗はその膜上にテスターの
棒をｌ ｃｍの間隔でおいたときＯ，＋Ω以下の値を示
す程度であった。
棒をｌ ｃｍの間隔でおいたときＯ，＋Ω以下の値を示
す程度であった。
以上で作成したｐ型基体上のｎ型表面層は次のように形
成した。
成した。
酸化亜鉛（ＺｎＯ）にアルミナ（ＡｌｚＯ３）３重量バ
ーセン）（ｗｔ％）、及び、酸化バリウム（ＢａＯ）２
ｗｔ％を混合し、焼結したターゲットを用とし、アルゴ
ン（Ａｒ ） と酸素（０２）を等容量比にした混合
ガスの気圧１〜２Ｔｏｒｒ 中での反応性スパッタリン
グにより極く薄いＺｎＯを主成分にしｎ型半導体の表面
層にした。
ーセン）（ｗｔ％）、及び、酸化バリウム（ＢａＯ）２
ｗｔ％を混合し、焼結したターゲットを用とし、アルゴ
ン（Ａｒ ） と酸素（０２）を等容量比にした混合
ガスの気圧１〜２Ｔｏｒｒ 中での反応性スパッタリン
グにより極く薄いＺｎＯを主成分にしｎ型半導体の表面
層にした。
形成したｎ型表面層は、スパッタリングの条件と時間か
ら、その膜厚はＱ、００５μｍから０．０１μｍと推定
している。
ら、その膜厚はＱ、００５μｍから０．０１μｍと推定
している。
以上のように作製した電子放出電極は、測定用の真空槽
内へ、Ａｇ基板を接地して取付け、テレビ用の電子銃を
利用した電子鏡のビームをその電子放出電極へ照射した
。照射した１次電子入射エネルギーと、２次電子放出１
の係数関連を示したのが第２図である。この第２図の、
実施例の電子放出？！極へ照射した横軸の１次入射エネ
ルギー（Ｖｏｌｔ）と、縦軸の二次電子放出係数δから
分るように、比較的低い入射エネルギー電圧の６５Ｖｏ
ｌｔで、最大２次電子放出係数（δ ）の ａ Ｘ ３．２が得られた。
内へ、Ａｇ基板を接地して取付け、テレビ用の電子銃を
利用した電子鏡のビームをその電子放出電極へ照射した
。照射した１次電子入射エネルギーと、２次電子放出１
の係数関連を示したのが第２図である。この第２図の、
実施例の電子放出？！極へ照射した横軸の１次入射エネ
ルギー（Ｖｏｌｔ）と、縦軸の二次電子放出係数δから
分るように、比較的低い入射エネルギー電圧の６５Ｖｏ
ｌｔで、最大２次電子放出係数（δ ）の ａ Ｘ ３．２が得られた。
以上の測定のように比較的低い入射エネルギー電圧のと
き、大きいδ が得られたのは、第ａ Ｘ １図で説明した動作によるものと推定される。従って、
この電子放出電極に使用する酸化物半導体の特性の向上
と、整合を上げる成膜技術により、本発明の原理による
電子放出電極の特性の改良が期待できる。
き、大きいδ が得られたのは、第ａ Ｘ １図で説明した動作によるものと推定される。従って、
この電子放出電極に使用する酸化物半導体の特性の向上
と、整合を上げる成膜技術により、本発明の原理による
電子放出電極の特性の改良が期待できる。
なお、本発明の実施例の電極を１週間室内に放置した後
、前記と同じ測定を行った結果、何ら顕著な劣化を示さ
なかった。これは本発明の電極が従来のこの種の電極に
比し、安定した特性であることを示すものである。
、前記と同じ測定を行った結果、何ら顕著な劣化を示さ
なかった。これは本発明の電極が従来のこの種の電極に
比し、安定した特性であることを示すものである。
本発明の電子放出電極は以上で説明したように特性と安
定性が良いので光電子増倍管、２次電増倍管などのホト
カソードやダイオード等の広い分野に利用できる。
定性が良いので光電子増倍管、２次電増倍管などのホト
カソードやダイオード等の広い分野に利用できる。
〈発明の効果〉
本発明の電子放出電極は、安定性のよい酸化物半導体を
用いて、かつ、入射光子、又は、電子のエネルギーを吸
収し、効率よく電子を放出するｐ−ｎ接合を表面薄い仕
事関数の小さい０層で構成している。
用いて、かつ、入射光子、又は、電子のエネルギーを吸
収し、効率よく電子を放出するｐ−ｎ接合を表面薄い仕
事関数の小さい０層で構成している。
従って、本発明の電子放出電極を用いることにより、光
電子増倍管や２次電子増倍管などの大電力での安定動作
を計ることができる。
電子増倍管や２次電子増倍管などの大電力での安定動作
を計ることができる。
第１図は本発明の実施例の動作原理を示すエネルギーレ
ベル図、第２図は本発明の実施例による２次電子放出係
数の入射電子エネルギー依存性を示した図である。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）Ｐ型基不 具を １００ Ｖｏｌｔ １、ば’ｆ）入７剰′エネｌυキ゛− 第２図
ベル図、第２図は本発明の実施例による２次電子放出係
数の入射電子エネルギー依存性を示した図である。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）Ｐ型基不 具を １００ Ｖｏｌｔ １、ば’ｆ）入７剰′エネｌυキ゛− 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｐ型セラミック半導体表面に、Ｎ型半導体の薄膜で
かつ低い電子親和力の酸化物薄膜を形成したことを特徴
とする電子放射電極。 ２ 前記Ｐ型セラミック半導体がＹ、Ｂａ、Ｃｕ及びＯ
を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の電子放
出電極。 ３、前記Ｎ型半導体がアルカリ土類、又は、Ｚｎか選択
した１種又は２種以上の元素の酸化物であることを特徴
とする請求項１又は２記載の電子放出電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082898A JPH02262220A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 電子放出電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082898A JPH02262220A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 電子放出電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262220A true JPH02262220A (ja) | 1990-10-25 |
Family
ID=13787080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1082898A Pending JPH02262220A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 電子放出電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02262220A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004059682A1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-15 | Seoul National University Industry Foundation | Low-temperature formation method for emitter tip including copper oxide nanowire or copper oxide nanowire or copper nanowire and display device or light source having emitter tip manufactured using the same |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1082898A patent/JPH02262220A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004059682A1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-15 | Seoul National University Industry Foundation | Low-temperature formation method for emitter tip including copper oxide nanowire or copper oxide nanowire or copper nanowire and display device or light source having emitter tip manufactured using the same |
| US7041518B2 (en) | 2002-12-26 | 2006-05-09 | Seoul National University Industry Foundation | Low-temperature formation method for emitter tip including copper oxide nanowire or copper nanowire and display device or light source having emitter tip manufactured using the same |
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