JPH0782826B2 - 電子ビ−ム発生装置の駆動方法 - Google Patents
電子ビ−ム発生装置の駆動方法Info
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- JPH0782826B2 JPH0782826B2 JP14123686A JP14123686A JPH0782826B2 JP H0782826 B2 JPH0782826 B2 JP H0782826B2 JP 14123686 A JP14123686 A JP 14123686A JP 14123686 A JP14123686 A JP 14123686A JP H0782826 B2 JPH0782826 B2 JP H0782826B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子ビーム発生装置の駆動方法に関し、特に固
体電子ビーム発生装置を用いた電子ビーム発生装置の駆
動方法に関するものである。
体電子ビーム発生装置を用いた電子ビーム発生装置の駆
動方法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
異種接合に電解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。
異種接合に電解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ｐ−ｎ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
口部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に加速電極を設け
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た半導体外部に
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ｐ−ｎ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
口部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に加速電極を設け
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た半導体外部に
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、前
記励起用の光は、電子ビーム放出側から入射しており、
電子ビーム駆動上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、前
記励起用の光は、電子ビーム放出側から入射しており、
電子ビーム駆動上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、多電子ビー
ムの駆動を複雑な配線を行なわずに実行できる方法を提
供することを目的とする。
ムの駆動を複雑な配線を行なわずに実行できる方法を提
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、本発明の多電子ビー
ム発生装置の駆動方法は、半導体基板上に複数のｐ型領
域を、さらに複数のｐ型領域上にそれぞれｎ型領域を設
けることによって形成された複数のｐ−ｎ接合を有し、
かつ基板の複数のｐ−ｎ接合のそれぞれに対応する位置
に開口部が設けられ、基板の全面に透明電極が、複数の
ｎ型領域上に共通の電極が設けられている多電子ビーム
発生装置の、透明電極と電極との間に逆方向電圧を印加
しておき、開口部から光を入射して光入射領域の反対側
の半導体面から電子ビームを発生させることを特徴とす
る。
ム発生装置の駆動方法は、半導体基板上に複数のｐ型領
域を、さらに複数のｐ型領域上にそれぞれｎ型領域を設
けることによって形成された複数のｐ−ｎ接合を有し、
かつ基板の複数のｐ−ｎ接合のそれぞれに対応する位置
に開口部が設けられ、基板の全面に透明電極が、複数の
ｎ型領域上に共通の電極が設けられている多電子ビーム
発生装置の、透明電極と電極との間に逆方向電圧を印加
しておき、開口部から光を入射して光入射領域の反対側
の半導体面から電子ビームを発生させることを特徴とす
る。
本発明によれば光により、多電子ビーム発生装置のアド
レスを行なうことにより、電子ビーム発生用の配線がき
わめて単純化され、また非接触で電子ビームを駆動でき
る。
レスを行なうことにより、電子ビーム発生用の配線がき
わめて単純化され、また非接触で電子ビームを駆動でき
る。
以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第２図は本発明が対象とする多電子ビーム発生装置の１
素子の断面を示す図である。第２図において、１はｐ型
Si基板、２は高濃度ドープｐ型領域、３はｎ型領域、４
はｐ−ｎ接合、５は、仕事関数を低下させる材料でたと
えばセシウム（Cs）薄膜等のもの、６は絶縁層たとえば
酸化シリコン（SiO2）等、７は電子加速用電極、８は電
極、９は高濃度ドープｐ型領域の基板側に設けられた開
口部、10はSnO2、ITOなどからなる透明電極である。こ
のような素子は通常の半導体リソグラフィー技術によっ
て作製できる。
素子の断面を示す図である。第２図において、１はｐ型
Si基板、２は高濃度ドープｐ型領域、３はｎ型領域、４
はｐ−ｎ接合、５は、仕事関数を低下させる材料でたと
えばセシウム（Cs）薄膜等のもの、６は絶縁層たとえば
酸化シリコン（SiO2）等、７は電子加速用電極、８は電
極、９は高濃度ドープｐ型領域の基板側に設けられた開
口部、10はSnO2、ITOなどからなる透明電極である。こ
のような素子は通常の半導体リソグラフィー技術によっ
て作製できる。
次に、本発明の素子の動作原理について説明する。本素
子は、駆動回路DCによりｐ−ｎ接合に逆バイアスが印加
されている。この印加電圧は、電子なだれを生じ始める
しきい値電界よりやや低くセットされている。第２図に
示す如く、高濃度ｐ型領域２の裏側の開口部９から入射
した光Ｌは、透明電極10を透過し、光濃度ｐ型領域２の
電子を励起する。励起された電子がトリガとなり電子な
だれを生じ、ｎ型領域３を通りぬけ、さらに加速電極７
により生じる電界により加速され電子ビームEBが放出さ
れる。ｎ型領域３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。
子は、駆動回路DCによりｐ−ｎ接合に逆バイアスが印加
されている。この印加電圧は、電子なだれを生じ始める
しきい値電界よりやや低くセットされている。第２図に
示す如く、高濃度ｐ型領域２の裏側の開口部９から入射
した光Ｌは、透明電極10を透過し、光濃度ｐ型領域２の
電子を励起する。励起された電子がトリガとなり電子な
だれを生じ、ｎ型領域３を通りぬけ、さらに加速電極７
により生じる電界により加速され電子ビームEBが放出さ
れる。ｎ型領域３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。
電子ビーム発生素子としては、第３図に示すものでもよ
い。第３図に示す素子は、ｐ型Si基板１が高濃度ｐ型領
域２までエッチングされている点が異なり動作原理は、
第２図に示した素子と同様である。本素子の場合、電子
ビーム発生のトリガーとなる光Ｌが直接、高濃度ｐ型領
域２に当り、電子ビーム発生効率が上がり、さらに、逆
バイアス用電極間隔がせまくなるため、駆動電圧が小さ
くて済む等の利点がある。
い。第３図に示す素子は、ｐ型Si基板１が高濃度ｐ型領
域２までエッチングされている点が異なり動作原理は、
第２図に示した素子と同様である。本素子の場合、電子
ビーム発生のトリガーとなる光Ｌが直接、高濃度ｐ型領
域２に当り、電子ビーム発生効率が上がり、さらに、逆
バイアス用電極間隔がせまくなるため、駆動電圧が小さ
くて済む等の利点がある。
基板１の高濃度ｐ型領域までのエッチング方法として
は、マスクを介してフッ酸硝酸の混合材によりウェット
エッチングを行なう方法、Cl2ガスを用い反応性イオン
エッチングを行なう方法がある。基板間が約500μｍと
厚いため、１回のマスクでは、エッチングが終了しない
場合は、数回にわけてマスク形成とエッチングをくり返
せば良い。
は、マスクを介してフッ酸硝酸の混合材によりウェット
エッチングを行なう方法、Cl2ガスを用い反応性イオン
エッチングを行なう方法がある。基板間が約500μｍと
厚いため、１回のマスクでは、エッチングが終了しない
場合は、数回にわけてマスク形成とエッチングをくり返
せば良い。
上述した第２図、第３図に示した素子におけるSiにかえ
て化合物半導体を用い得ることは明らかである。
て化合物半導体を用い得ることは明らかである。
また第２図，第３図に示した素子は構造が簡単であっ
て、単一基板上に複数の素子を集積化できる。
て、単一基板上に複数の素子を集積化できる。
次に本発明の第１の実施例について第１図を用いて説明
する。
する。
本実施例は、第２図または第３図に示した光電子ビーム
変換素子を複数個配置したもの（MEBS）である。従来、
この電子ビーム変換素子を複数個集積化し、各々を独立
に駆動する場合、各素子への配線が複雑になり、これが
高集積化をはばむ原因となっていた。本素子の場合、複
数個の光電子ビーム変換素子MEBSは光入力側に共通の透
明電極10が設けられ、一方、電子ビーム出射側のｎ型領
域に共通の電極８が設けられているだけである。
変換素子を複数個配置したもの（MEBS）である。従来、
この電子ビーム変換素子を複数個集積化し、各々を独立
に駆動する場合、各素子への配線が複雑になり、これが
高集積化をはばむ原因となっていた。本素子の場合、複
数個の光電子ビーム変換素子MEBSは光入力側に共通の透
明電極10が設けられ、一方、電子ビーム出射側のｎ型領
域に共通の電極８が設けられているだけである。
911、912…921、922…、955はそれぞれ電子ビーム源に
対応した開口部である。共通の透明電極10と共通電極８
との間に電子なだれを生じる電圧よりわずかに小さい逆
電圧が印加されており、各電子ビームの放出は、その電
子ビーム源に対応した基板側の開口部に光が入力された
時生じるようになっている。第１図に示す如く、光L11
が入射した電子ビーム発生素子から電子ビームEB11が、
同様に光Lmnに対して電子ビームEBmnが放出される。
対応した開口部である。共通の透明電極10と共通電極８
との間に電子なだれを生じる電圧よりわずかに小さい逆
電圧が印加されており、各電子ビームの放出は、その電
子ビーム源に対応した基板側の開口部に光が入力された
時生じるようになっている。第１図に示す如く、光L11
が入射した電子ビーム発生素子から電子ビームEB11が、
同様に光Lmnに対して電子ビームEBmnが放出される。
次に第４図を用いて本発明の第２の実施例を説明する。
第２実施例は第１実施例の複数個の電子ビーム発生素子
MEBSの駆動を音響光学素子を用いて行うものである。
第２実施例は第１実施例の複数個の電子ビーム発生素子
MEBSの駆動を音響光学素子を用いて行うものである。
第４図において、８は複数個の電子ビーム発生素子MEBS
の電子ビーム出射側に設けられた共通電極、10は光入力
側全面に設けられた透明電極、DCは電子ビーム発生用駆
動回路である。第１実施例と同様駆動回路DCを用いて透
明電極10と共通電極８との間に電子なだれが生じる電圧
より僅かに小さい電圧が各ｐ−ｎ接合に対して逆方向に
印加されている。20はAs2S3ガラス,Bi12GeO20,TiO2など
からなる音響光学素子,21,22はそれぞれ音響光学素子の
Ｘ軸,z軸に直角方向に取付けられたトランスジューサ、
23,24はそれぞれトランスジューサ21,22にRFパワーを供
給する駆動回路、25,26は信号線,27は複数個の光電子ビ
ーム変換素子MEBSにレーザ光を集光するレンズである。
の電子ビーム出射側に設けられた共通電極、10は光入力
側全面に設けられた透明電極、DCは電子ビーム発生用駆
動回路である。第１実施例と同様駆動回路DCを用いて透
明電極10と共通電極８との間に電子なだれが生じる電圧
より僅かに小さい電圧が各ｐ−ｎ接合に対して逆方向に
印加されている。20はAs2S3ガラス,Bi12GeO20,TiO2など
からなる音響光学素子,21,22はそれぞれ音響光学素子の
Ｘ軸,z軸に直角方向に取付けられたトランスジューサ、
23,24はそれぞれトランスジューサ21,22にRFパワーを供
給する駆動回路、25,26は信号線,27は複数個の光電子ビ
ーム変換素子MEBSにレーザ光を集光するレンズである。
次に第４図において、複数個の電子ビーム発生素子MEBS
から電子ビームEBを放出するための駆動方法について説
明する。音響光学素子20には、信号源25から周波数fmの
RFパワーが駆動回路23を通してトランスデューサ21に、
また信号源26から周波数fnのRFパワーが駆動回路24を通
してトランスデューサ22に印加されている。これによ
り、音響光学素子20に入射したレーザ光28は、入力され
たRFパワーに応じて偏向され、回折光29が生じ、レンズ
27により、電子ビーム発生素子MEBSの電子ビームが放出
されるセルの透明電極10上の開口部9mnに集光し、集束
光30により、電子なだれが起こり、電子ビームEBが放出
される。
から電子ビームEBを放出するための駆動方法について説
明する。音響光学素子20には、信号源25から周波数fmの
RFパワーが駆動回路23を通してトランスデューサ21に、
また信号源26から周波数fnのRFパワーが駆動回路24を通
してトランスデューサ22に印加されている。これによ
り、音響光学素子20に入射したレーザ光28は、入力され
たRFパワーに応じて偏向され、回折光29が生じ、レンズ
27により、電子ビーム発生素子MEBSの電子ビームが放出
されるセルの透明電極10上の開口部9mnに集光し、集束
光30により、電子なだれが起こり、電子ビームEBが放出
される。
信号源25からの周波数と信号源26からの周波数との組み
合せと、２次元的に配置された電子ビーム発生素子MEBS
のアドレスとは一対一対応となっている。すなわち、第
５図において、電子ビーム発生素子EBS11から電子ビー
ムを発生させたい場合信号源25および26から、それぞれ
周波数f1、f1を発信すれば良い。同様にEBS15に対して
は、信号源25の周波数はf5、信号源26の周波数はf1、EB
S51に対しては、信号源25の周波数はf1、信号源26の周
波数はf5、EBS55に対しては信号源25、信号源26の周波
数はともにf5がそれぞれ対応する。
合せと、２次元的に配置された電子ビーム発生素子MEBS
のアドレスとは一対一対応となっている。すなわち、第
５図において、電子ビーム発生素子EBS11から電子ビー
ムを発生させたい場合信号源25および26から、それぞれ
周波数f1、f1を発信すれば良い。同様にEBS15に対して
は、信号源25の周波数はf5、信号源26の周波数はf1、EB
S51に対しては、信号源25の周波数はf1、信号源26の周
波数はf5、EBS55に対しては信号源25、信号源26の周波
数はともにf5がそれぞれ対応する。
さらに、EBS11とEBS21とEBS31とEBS41とEBS51の位置に
ある電子ビームを発生させたい場合は、信号源26から周
波数f1、f2、f3、f4、f5の信号を、一方信号源25から周
波数f1の信号を音響光学素子20のそれぞれの駆動回路22
および21に入力すれば良い。
ある電子ビームを発生させたい場合は、信号源26から周
波数f1、f2、f3、f4、f5の信号を、一方信号源25から周
波数f1の信号を音響光学素子20のそれぞれの駆動回路22
および21に入力すれば良い。
また全電子ビーム素子を同時に駆動したい場合は、信号
源25から周波数f1、f2、f3、f4、f5の信号を、一方、信
号源26から周波数f1、f2、f3、f4、f5の信号を音響光学
素子20をそれぞれの駆動回路21および22に入力すれば良
い。
源25から周波数f1、f2、f3、f4、f5の信号を、一方、信
号源26から周波数f1、f2、f3、f4、f5の信号を音響光学
素子20をそれぞれの駆動回路21および22に入力すれば良
い。
以上説明したように、光により、多電子ビーム発生装置
のアドレスを行なうことにより、電子ビーム発生用の配
線がきわめて単純化され、また非接触で電子ビームを駆
動できるという効果がある。
のアドレスを行なうことにより、電子ビーム発生用の配
線がきわめて単純化され、また非接触で電子ビームを駆
動できるという効果がある。
第１図は、本発明の第１の実施例を示す斜視図、 第２図は電子ビーム発生素子の断面図、 第３図は、他の電子ビーム発生素子の断面図、 第４図は本発明の第２図の実施例を示す斜視図、 第５図は電子ビーム発生素子の配置を示す平面図であ
る。 １……ｐ型Si基板、 ２……高濃度ｐ型領域， ３……ｎ型領域、 ４……ｐ−ｎ接合、 ５……仕事関数を低下させる膜、 ６……絶縁層、 ７……電子加速用電極、 ８……電極、 ９、911、912−−−−9mn……開口部、 10……透明電極、 20……音響光学素子、 21、22……トランスデューサ、 23、24……駆動回路、 25、26……信号源、 27……レンズ、 28……レーザ光、 29……回折光、 30……集束光、 DC……駆動回路、 L,L1、Lmn……光、 EB,EBmn……電子ビーム、 MEBS……多電子ビーム発生素子。
る。 １……ｐ型Si基板、 ２……高濃度ｐ型領域， ３……ｎ型領域、 ４……ｐ−ｎ接合、 ５……仕事関数を低下させる膜、 ６……絶縁層、 ７……電子加速用電極、 ８……電極、 ９、911、912−−−−9mn……開口部、 10……透明電極、 20……音響光学素子、 21、22……トランスデューサ、 23、24……駆動回路、 25、26……信号源、 27……レンズ、 28……レーザ光、 29……回折光、 30……集束光、 DC……駆動回路、 L,L1、Lmn……光、 EB,EBmn……電子ビーム、 MEBS……多電子ビーム発生素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 水澤 伸俊 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
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に複数のｐ型領域を、さらに
該複数のｐ型領域上にそれぞれｎ型領域を設けることに
よって形成された複数のｐ−ｎ接合を有し、かつ前記基
板の前記複数のｐ−ｎ接合のそれぞれに対応する位置に
開口部が設けられ、前記基板の全面に透明電極が、前記
複数のｎ型領域上に共通の電極が設けられている多電子
ビーム発生装置の、前記透明電極と前記電極との間に逆
方向電圧を印加しておき、前記開口部から光を入射して
光入射領域の反対側の半導体面から電子ビームを発生さ
せることを特徴とする電子ビーム発生装置の駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14123686A JPH0782826B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 電子ビ−ム発生装置の駆動方法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP14123686A JPH0782826B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 電子ビ−ム発生装置の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63949A JPS63949A (ja) | 1988-01-05 |
| JPH0782826B2 true JPH0782826B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=15287272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14123686A Expired - Fee Related JPH0782826B2 (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 電子ビ−ム発生装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782826B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US7085352B2 (en) * | 2004-06-30 | 2006-08-01 | General Electric Company | Electron emitter assembly and method for generating electron beams |
| JP5590485B2 (ja) * | 2010-03-02 | 2014-09-17 | 国立大学法人東北大学 | 光スイッチング電子源及びそれを用いた電子線描画装置 |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP14123686A patent/JPH0782826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63949A (ja) | 1988-01-05 |
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