JPH07114108B2 - 光電子ビ−ム変換素子 - Google Patents
光電子ビ−ム変換素子Info
- Publication number
- JPH07114108B2 JPH07114108B2 JP14123586A JP14123586A JPH07114108B2 JP H07114108 B2 JPH07114108 B2 JP H07114108B2 JP 14123586 A JP14123586 A JP 14123586A JP 14123586 A JP14123586 A JP 14123586A JP H07114108 B2 JPH07114108 B2 JP H07114108B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- junction
- light
- electron beam
- photoconductive film
- substrate
- Prior art date
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- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電子ビーム変換素子に関し、特に固体電子ビ
ーム発生装置を用いた光電子ビーム変換素子に関するも
のである。
ーム発生装置を用いた光電子ビーム変換素子に関するも
のである。
固体電子ビーム発生装置として、半導体中に形成された
異種接合に電界を印加して半導体表面から外部に電子ビ
ームを放射させる装置が知られている。
異種接合に電界を印加して半導体表面から外部に電子ビ
ームを放射させる装置が知られている。
例えば特公昭54−30274号公報には、AlPとGaPの混晶に
形成したｎ−ｐ接合に順方向電圧を印加してＰ型領域の
表面から電子を放出させる装置が開示されている。特開
昭54−111272号公報には半導体表面の絶縁層に設けた開
口内に少くとも一部を露出させたｐ−ｎ接合に逆方向電
圧を印加し、かつ開口の縁まで絶縁層の加速電極を設け
ている固体電子ビーム発生装置が、また特開昭56−1552
9号公報には、半導体表面の絶縁層に設けた開口部の縁
部に加速電極を設け、開口内で半導体表面に平行に伸長
しているｐ−ｎ接合に逆方向電圧を加えて半導体外部に
電子を放出させる半導体装置が開示され、またこれら特
開昭54−111272号公報、特開昭56−15529号公報にはそ
れぞれ半導体基板上に集積された電子ビーム発生装置が
開示されている。また特開昭57−38528号公報には、ｐ
−ｎ接合に順方向バイアス電圧をかけて半導体表面から
電子を放出させる素子を半導体基板上に集積させたマル
チ冷電子放出陰極が開示されている。
形成したｎ−ｐ接合に順方向電圧を印加してＰ型領域の
表面から電子を放出させる装置が開示されている。特開
昭54−111272号公報には半導体表面の絶縁層に設けた開
口内に少くとも一部を露出させたｐ−ｎ接合に逆方向電
圧を印加し、かつ開口の縁まで絶縁層の加速電極を設け
ている固体電子ビーム発生装置が、また特開昭56−1552
9号公報には、半導体表面の絶縁層に設けた開口部の縁
部に加速電極を設け、開口内で半導体表面に平行に伸長
しているｐ−ｎ接合に逆方向電圧を加えて半導体外部に
電子を放出させる半導体装置が開示され、またこれら特
開昭54−111272号公報、特開昭56−15529号公報にはそ
れぞれ半導体基板上に集積された電子ビーム発生装置が
開示されている。また特開昭57−38528号公報には、ｐ
−ｎ接合に順方向バイアス電圧をかけて半導体表面から
電子を放出させる素子を半導体基板上に集積させたマル
チ冷電子放出陰極が開示されている。
これらの、固体電子ビーム発生装置は、小型でかつｐ−
ｎ接合に印加する電圧により電子放出を変調できる等の
多くの利点を有する。小型化できる利点をいかし、複数
個の電子ビームを配置した装置が考えられるが、その電
子ビーム発生装置を駆動するための配線が複雑になり問
題点となっていた。
ｎ接合に印加する電圧により電子放出を変調できる等の
多くの利点を有する。小型化できる利点をいかし、複数
個の電子ビームを配置した装置が考えられるが、その電
子ビーム発生装置を駆動するための配線が複雑になり問
題点となっていた。
一方、D.J.Barteling,J.L.Moll,N.I.Meyerらは、Phys.R
ev.Vol.130 Number 3（1963）972〜985の中で、ｐ−ｎ
接合に逆方向電圧を印加し、電子なだれを起こし、電子
を発生させる場合、Ｐ型領域に光を照射し、電子を励起
し、駆動することもできると報告している。しかし、励
起用の光は、電子ビーム放出側から入射しており、電子
ビームを利用した装置を作製する上でこの点が大きな制
約となっていた。
ev.Vol.130 Number 3（1963）972〜985の中で、ｐ−ｎ
接合に逆方向電圧を印加し、電子なだれを起こし、電子
を発生させる場合、Ｐ型領域に光を照射し、電子を励起
し、駆動することもできると報告している。しかし、励
起用の光は、電子ビーム放出側から入射しており、電子
ビームを利用した装置を作製する上でこの点が大きな制
約となっていた。
本発明は、上述した従来例の欠点を除去し、電子ビーム
簡単な構成で光入力に応じて、電子ビームを出射させる
素子を提供すること、および入力信号として広い波長範
囲の光が使用できる光電子ビーム変換素子を提供するこ
とを目的とする。
簡単な構成で光入力に応じて、電子ビームを出射させる
素子を提供すること、および入力信号として広い波長範
囲の光が使用できる光電子ビーム変換素子を提供するこ
とを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明の光電子ビー
ム変換素子はｎ型領域とｐ型領域間に形成したｐ−ｎ接
合を有する半導体基板を含み、ｐ−ｎ接合に逆バイアス
を印加する電源と基板上に設けられた光伝導層とが直列
され接続されていることを特徴とする。
ム変換素子はｎ型領域とｐ型領域間に形成したｐ−ｎ接
合を有する半導体基板を含み、ｐ−ｎ接合に逆バイアス
を印加する電源と基板上に設けられた光伝導層とが直列
され接続されていることを特徴とする。
本発明においては、基板側に光導電膜を設け、光伝導膜
に光を入射させ、ｐ−ｎ接合部に逆バイアスを印加する
ことにより電子ビームを発生させるので電子ビームの駆
動が光により容易にできる。さらに入力信号用の光とし
ては、広範囲の波長を使用できる。
に光を入射させ、ｐ−ｎ接合部に逆バイアスを印加する
ことにより電子ビームを発生させるので電子ビームの駆
動が光により容易にできる。さらに入力信号用の光とし
ては、広範囲の波長を使用できる。
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明の第１実施例の素子断面を示す図であ
る。第１図において、１は高濃度ドープｐ型Si基板、２
は光伝導膜であり、たとえば非ドープ水素添加アモルフ
ァスシリコン等を用いれば良い。３は非ドープSi層、４
はｎ型領域層、５はｐ−ｎ接合、６は絶縁層でたとえば
２酸化シリコン（SiO2）等が使用できる。７は電極、８
は電子加速用電極、９は、仕事関数を低下させる材料で
あり、たとえばセシウム（Cs）薄膜等を使用すれば良
い。DCは、本素子のｐ−ｎ接合に逆バイアスを印加する
ための駆動回路である。
る。第１図において、１は高濃度ドープｐ型Si基板、２
は光伝導膜であり、たとえば非ドープ水素添加アモルフ
ァスシリコン等を用いれば良い。３は非ドープSi層、４
はｎ型領域層、５はｐ−ｎ接合、６は絶縁層でたとえば
２酸化シリコン（SiO2）等が使用できる。７は電極、８
は電子加速用電極、９は、仕事関数を低下させる材料で
あり、たとえばセシウム（Cs）薄膜等を使用すれば良
い。DCは、本素子のｐ−ｎ接合に逆バイアスを印加する
ための駆動回路である。
次に、本発明の素子の動作原理について説明する。第１
図において駆動回路DCにより、ｐ−ｎ接合部５に逆バイ
アスが印加されるようになっている。光伝導膜２に光が
照射されない場合、光伝導膜２は高抵抗状態（1011Ωcm
程度）であるため、光伝導膜２部で電圧降下し、ｐ−ｎ
接合部に電子なだれを起こすのに十分な逆バイアスはか
からない。一方、光伝導膜２部に光Ｌが照射されると光
伝導膜２が低抵抗状態となり、ｐ−ｎ接合部５に十分な
逆バイアスがかかり、電子なだれが生じ、ｎ型領域を通
りぬけ、さらに、加速電極８から生じる電界により加速
され、電子ビームEBが放出する。ｎ型領域の表面にはセ
シウム等の仕事関数を低下させる材料が蒸着されてお
り、低エネルギーの電子も放出できるようになってい
る。また素子の基板は、高濃度ドープｐ型基板を使用し
ているため、高濃度ドープ基板１と、光伝導膜２との間
での電圧降下は少ない。光伝導膜として水素添加アモル
ファスSiを使用すると、可視領域の光まで使用できるの
で、広範囲の波長の光を入力信号用として使うことがで
きる。
図において駆動回路DCにより、ｐ−ｎ接合部５に逆バイ
アスが印加されるようになっている。光伝導膜２に光が
照射されない場合、光伝導膜２は高抵抗状態（1011Ωcm
程度）であるため、光伝導膜２部で電圧降下し、ｐ−ｎ
接合部に電子なだれを起こすのに十分な逆バイアスはか
からない。一方、光伝導膜２部に光Ｌが照射されると光
伝導膜２が低抵抗状態となり、ｐ−ｎ接合部５に十分な
逆バイアスがかかり、電子なだれが生じ、ｎ型領域を通
りぬけ、さらに、加速電極８から生じる電界により加速
され、電子ビームEBが放出する。ｎ型領域の表面にはセ
シウム等の仕事関数を低下させる材料が蒸着されてお
り、低エネルギーの電子も放出できるようになってい
る。また素子の基板は、高濃度ドープｐ型基板を使用し
ているため、高濃度ドープ基板１と、光伝導膜２との間
での電圧降下は少ない。光伝導膜として水素添加アモル
ファスSiを使用すると、可視領域の光まで使用できるの
で、広範囲の波長の光を入力信号用として使うことがで
きる。
次に、本発明の第２実施例について、第２図を用いて説
明する。第２実施例は、第１実施例の非ドープSi層３を
絶縁膜10に置き換えたもので、第１実施例の場合に比べ
て、ｐ−ｎ接合部５以外の部分（つまりｎ型領域４と高
濃度ドープｐ型基板１の間の絶縁層部10）の電界が小さ
くなり、電子なだれを効率よくｐ−ｎ接合部５で生じさ
せることができる。
明する。第２実施例は、第１実施例の非ドープSi層３を
絶縁膜10に置き換えたもので、第１実施例の場合に比べ
て、ｐ−ｎ接合部５以外の部分（つまりｎ型領域４と高
濃度ドープｐ型基板１の間の絶縁層部10）の電界が小さ
くなり、電子なだれを効率よくｐ−ｎ接合部５で生じさ
せることができる。
次に本発明の第３実施例について、第３図を用いて説明
する。第３実施例は、第２実施例の光伝導膜２の上にSn
O2、ITOなどからなる透明電極11を設けた構造になって
いる。第１および第２実施例の場合、光Ｌが光伝導膜２
を照射してその抵抗を下げ、ｐ−ｎ接合５に電圧をかけ
るようになっている。そのため光Ｌが光伝導膜２上の駆
動回路DCからの配線の接合部を含む部分を照射すれば電
子ビームを出射する正常な動作を行なうが、光Ｌがそれ
以外の部分の光伝導膜２上に当たる場合、照射部と接続
部間の抵抗が高く、ｐ−ｎ接合部５に電子なだれを生じ
しめるのに十分な逆バイアスが印加されない場合があ
る。この問題点を解決するために、光照射領域に透明電
極11を設け、駆動回路DCと透明電極11とを接続すれば、
透明電極11上のどの部分を光Ｌが照射してもｐ−ｎ接合
５に有効な電圧をかけ、光照射によって電子ビームの出
射させることができる。
する。第３実施例は、第２実施例の光伝導膜２の上にSn
O2、ITOなどからなる透明電極11を設けた構造になって
いる。第１および第２実施例の場合、光Ｌが光伝導膜２
を照射してその抵抗を下げ、ｐ−ｎ接合５に電圧をかけ
るようになっている。そのため光Ｌが光伝導膜２上の駆
動回路DCからの配線の接合部を含む部分を照射すれば電
子ビームを出射する正常な動作を行なうが、光Ｌがそれ
以外の部分の光伝導膜２上に当たる場合、照射部と接続
部間の抵抗が高く、ｐ−ｎ接合部５に電子なだれを生じ
しめるのに十分な逆バイアスが印加されない場合があ
る。この問題点を解決するために、光照射領域に透明電
極11を設け、駆動回路DCと透明電極11とを接続すれば、
透明電極11上のどの部分を光Ｌが照射してもｐ−ｎ接合
５に有効な電圧をかけ、光照射によって電子ビームの出
射させることができる。
上述した第１ないし第３の実施例の光電子ビーム変換素
子は通常の半導体リソグラフィー技術によって作製で
き、また構造が比較的簡単なので集積化も可能である。
子は通常の半導体リソグラフィー技術によって作製で
き、また構造が比較的簡単なので集積化も可能である。
以上説明したように、基板側に光伝導膜を設け、光伝導
膜に光を入射させ、ｐ−ｎ接合部に逆バイアスを印加す
ることにより電子ビームを発生させるので電子ビームの
駆動が光により容易にできる。さらに入力信号用の光と
しては、広範囲の波長を使用できる等の効果がある。本
発明の光電子ビーム変換素子は光交換器等にも応用する
ことができる。
膜に光を入射させ、ｐ−ｎ接合部に逆バイアスを印加す
ることにより電子ビームを発生させるので電子ビームの
駆動が光により容易にできる。さらに入力信号用の光と
しては、広範囲の波長を使用できる等の効果がある。本
発明の光電子ビーム変換素子は光交換器等にも応用する
ことができる。
第１図は本発明の光電子ビーム変換素子の第１実施例の
断面図、 第２図は本発明の光電子ビーム変換素子の第２実施例の
断面図、 第３図は本発明の光電子ビーム変換素子の第３実施例の
断面図である。 １……高濃度ドープｐ型Si基板、 ２……光伝導膜、 ３……非ドープSi基板、 ４……ｎ型領域、 ５……ｐ−ｎ接合、 6,10……絶縁層、 ７……電極、 ８……電子加速用電極、 ９……仕事関数を低下させる膜、 11……透明電極、 DC……素子駆動回路、 Ｌ……光、 EB……電子ビーム。
断面図、 第２図は本発明の光電子ビーム変換素子の第２実施例の
断面図、 第３図は本発明の光電子ビーム変換素子の第３実施例の
断面図である。 １……高濃度ドープｐ型Si基板、 ２……光伝導膜、 ３……非ドープSi基板、 ４……ｎ型領域、 ５……ｐ−ｎ接合、 6,10……絶縁層、 ７……電極、 ８……電子加速用電極、 ９……仕事関数を低下させる膜、 11……透明電極、 DC……素子駆動回路、 Ｌ……光、 EB……電子ビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 幸男 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 石渡 恭彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 織田 仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特公 昭44−16091（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型領域とｐ型領域間に形成したｐ−ｎ接
合を有する半導体基板を含み、前記ｐ−ｎ接合に逆バイ
アスを印加する電源と前記基板上に設けられた光伝導層
とが直列され接続されていることを特徴とする光電子ビ
ーム変換素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14123586A JPH07114108B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 光電子ビ−ム変換素子 |
| US07/331,007 US4906894A (en) | 1986-06-19 | 1989-03-28 | Photoelectron beam converting device and method of driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14123586A JPH07114108B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 光電子ビ−ム変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62299089A JPS62299089A (ja) | 1987-12-26 |
| JPH07114108B2 true JPH07114108B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=15287249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14123586A Expired - Fee Related JPH07114108B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 光電子ビ−ム変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114108B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2715301B2 (ja) * | 1988-02-18 | 1998-02-18 | キヤノン株式会社 | 光電子ビーム変換素子 |
| JP2005149865A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 電界放出装置、電界放出基板、駆動装置およびディスプレイ |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP14123586A patent/JPH07114108B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62299089A (ja) | 1987-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |