JPH0896705A - Semiconductor photoelectric cathode and photoelectric tube - Google Patents
Semiconductor photoelectric cathode and photoelectric tubeInfo
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- JPH0896705A JPH0896705A JP23131794A JP23131794A JPH0896705A JP H0896705 A JPH0896705 A JP H0896705A JP 23131794 A JP23131794 A JP 23131794A JP 23131794 A JP23131794 A JP 23131794A JP H0896705 A JPH0896705 A JP H0896705A
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- semiconductor
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- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、撮像管や測光装置など
において、構成材料として半導体を用いて形成され、入
射光の受容によって励起した光電子を放出する半導体光
電陰極及び光電管に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor photocathode and a phototube which are formed by using a semiconductor as a constituent material in an image pickup tube, a photometric device or the like and which emit photoelectrons excited by receiving incident light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、紫外域用の半導体光電陰極には、
ＣｓＴｅから形成されたものがある。この半導体光電陰
極の分光感度特性は、波長約１８０ｎｍ〜約３２０ｎｍ
の光に対して高い放射感度を有している。しかしなが
ら、量子効率や長波長吸収端を向上させるためには、い
わゆるカラーセンターという欠陥に基づいて決定的な困
難を伴っている。2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor photocathodes for the ultraviolet region have been
Some are formed from CsTe. The spectral sensitivity characteristic of this semiconductor photocathode has a wavelength of about 180 nm to about 320 nm.
It has a high radiation sensitivity to light. However, in order to improve the quantum efficiency and the long-wavelength absorption edge, there is a definite difficulty due to the so-called color center defect.
【０００３】このようなＣｓＴｅから形成されたものよ
りも各種動作特性の向上が望める紫外域用の半導体光電
陰極として、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）の化合物
半導体から形成されたものがある。この半導体光電陰極
の分光感度特性は、ＡＩＮとＧａＮとの合金であるＧａ
1-X ＡｌX Ｎの組成に対応して長波長吸収端を波長範囲
約２００ｎｍ〜約３５０ｎｍで変化させることにより、
調整されることになる。As a semiconductor photocathode for the ultraviolet region in which various operating characteristics are expected to be improved over those formed from CsTe, it is formed from a compound semiconductor of Ga 1 -X Al X N (0 <x <1). There is something. The spectral sensitivity characteristic of this semiconductor photocathode is Ga, which is an alloy of AIN and GaN.
By changing the long-wavelength absorption edge in the wavelength range of about 200 nm to about 350 nm according to the composition of 1-X Al X N,
Will be adjusted.
【０００４】なお、このようなＧａ1-X ＡｌX Ｎから形
成された半導体光電陰極に関する先行技術としては、公
報 “United States Patent,No.3,387,161(1968) ”， “United States Patent,No.3,986,065(1976) ”， 及び「特開昭６１−２６７３７４号」などに詳細に記載
されている。Incidentally, as a prior art relating to a semiconductor photocathode formed from such a Ga 1 -X Al X N, there is a publication "United States Patent, No. 3,387,161 (1968)", "United States Patent, No. 3,986,065. (1976) "," JP-A-61-267374 "and the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体光電
陰極においては、量子効率を向上させるために、Ｇａ
1-X ＡｌX Ｎ層上にＣｓ単分子層を蒸着させている。こ
れにより、Ｇａ1-X ＡｌXＮ層の伝導帯に励起した光電
子に対して、負の電子親和力が作用するので、光電子が
真空中に放出され易くなる。In the above conventional semiconductor photocathode, in order to improve quantum efficiency, Ga
A Cs monolayer is deposited on the 1-X Al X N layer. As a result, a negative electron affinity acts on the photoelectrons excited in the conduction band of the Ga 1-x Al x N layer, so that the photoelectrons are easily emitted into the vacuum.
【０００６】しかしながら、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎからなる
化合物半導体は、Ａｌを含むことから酸化しやすい。そ
のため、結晶成長させた真空系からＧａ1-X ＡｌX Ｎ層
を一度取り出し、別の真空系に移行させて光電管として
封止する製造工程で、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層の表面が空気
などに接触すると容易に酸化してしまう。However, the compound semiconductor made of Ga 1 -X Al X N is easily oxidized because it contains Al. Therefore, taken out at a time Ga 1-X Al X N layer from the vacuum system by crystal growth, in the manufacturing step of sealing the phototube by migrated to another vacuum system, the surface of the Ga 1-X Al X N layer is air When it comes into contact with the product, it easily oxidizes.
【０００７】さらに、高い量子効率を得るために、Ｇａ
1-X ＡｌX Ｎ層上にＣｓ酸化物の単分子層を形成させる
ことがある。これにより、負の電子親和力が負側に大き
くなる。このようなＣｓ酸化物の単分子層を形成する製
造工程で、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層の表面が導入した酸素に
接触して酸化することがある。Further, in order to obtain high quantum efficiency, Ga
A monolayer of Cs oxide may be formed on the 1-X Al X N layer. As a result, the negative electron affinity increases to the negative side. In the manufacturing process of forming such a monolayer of Cs oxide, the surface of the Ga 1-x Al x N layer may come into contact with the introduced oxygen to be oxidized.
【０００８】このように酸化したＧａ1-X ＡｌX Ｎ層の
表面にＣｓまたはＣｓ酸化物の単分子層を形成しても、
Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層表面の仕事関数は十分に低減しなく
なる。したがって、ＣｓまたはＣｓ酸化物の単分子層に
よる負の電子親和力作用が得られないので、量子効率の
劣化や長波長吸収端特性のブロード化が生じるという問
題がある。Even if a monomolecular layer of Cs or Cs oxide is formed on the surface of the Ga 1 -X Al X N layer thus oxidized,
The work function on the surface of the Ga 1-x Al x N layer is not sufficiently reduced. Therefore, the negative electron affinity action due to the monomolecular layer of Cs or Cs oxide cannot be obtained, so that there is a problem that the quantum efficiency is deteriorated and the long wavelength absorption edge characteristic is broadened.
【０００９】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたものであり、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層表面の酸化を
防止することにより、量子効率を向上させるとともに長
波長吸収端をシャープ化させ、高感度化を達成する半導
体光電陰極及び光電管を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems. By preventing the oxidation of the surface of the Ga 1-x Al x N layer, the quantum efficiency is improved and the long wavelength absorption edge is improved. It is an object of the present invention to provide a semiconductor photocathode and a phototube that are sharpened and achieve high sensitivity.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体光電陰極
は、上記の目的を達成するために、入射光の受容によっ
て励起した光電子を放出する半導体光電陰極であって、
ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）から形成され、入
射光を吸収して光電子を励起させる光吸収層と、この光
吸収層上にｐ型ＧａＮから形成され、光電子を当該光吸
収層からドリフトさせる光電子放出層と、この光電子放
出層上にアルカリ金属またはその酸化物から形成され、
光電子を当該光電子放出層からドリフトさせて外部に放
出する表面層とを備えることを特徴とする。In order to achieve the above object, a semiconductor photocathode of the present invention is a semiconductor photocathode that emits photoelectrons excited by receiving incident light.
A light absorption layer formed of p-type Ga 1-x Al x N (0 <x <1) for absorbing incident light to excite photoelectrons, and a p-type GaN formed on the light absorption layer for generating photoelectrons A photoelectron emission layer drifting from the photoabsorption layer, and an alkali metal or an oxide thereof formed on the photoelectron emission layer,
And a surface layer that causes photoelectrons to drift from the photoelectron emission layer to be emitted to the outside.
【００１１】なお、光吸収層は、サファイアからなる基
板上に形成されていることを特徴としてもよい。また、
基板と光吸収層との間には、ｐ型ＧａＮからなるコンタ
クト層が介在して形成されていることを特徴としてもよ
い。さらに、基板と光吸収層との間には、当該光吸収層
のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャッ
プエネルギーを有するｐ型の半導体材料からなる電子遮
蔽層が介在して形成されていることを特徴としてもよ
い。特に、半導体材料はｐ型ＡＩＮであることが好適で
ある。The light absorption layer may be formed on a substrate made of sapphire. Also,
A contact layer made of p-type GaN may be interposed between the substrate and the light absorption layer. Further, an electron blocking layer made of a p-type semiconductor material having a bandgap energy larger than the bandgap energy of the light absorption layer is interposed between the substrate and the light absorption layer. May be In particular, the semiconductor material is preferably p-type AIN.
【００１２】また、本発明の第１の光電管は、入射光を
透過させ、内部を高真空に保持する真空容器と、この真
空容器の内部に設置された本発明の半導体光電陰極と、
この半導体光電陰極の光電子放出層側の表面に対向して
真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰極の電位
よりも高い電位を保持する陽極とを備えることを特徴と
する。The first phototube of the present invention is a vacuum container which transmits incident light and maintains a high vacuum inside, and a semiconductor photocathode of the present invention installed inside the vacuum container.
The semiconductor photocathode is characterized in that it comprises an anode that is installed inside the vacuum container so as to face the surface of the semiconductor photocathode on the photoelectron emission layer side and that holds an electric potential higher than the electric potential of the semiconductor photocathode.
【００１３】さらに、本発明の第２の光電管は、本発明
の半導体光電陰極と、この半導体光電陰極の基板を入射
光の窓部として用いて当該半導体光電陰極の光電子放出
層側を内部に格納し、内部を高真空に保持する真空容器
と、半導体光電陰極の光電子放出層側の表面に対向して
真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰極の電位
よりも高い電位を保持する陽極とを備えることを特徴と
する。Furthermore, the second phototube of the present invention uses the semiconductor photocathode of the present invention and the substrate of this semiconductor photocathode as a window for incident light to store the photoelectron emission layer side of the semiconductor photocathode therein. Then, a vacuum container that holds the inside of a high vacuum, and an anode that is installed inside the vacuum container facing the surface of the semiconductor photocathode on the photoelectron emission layer side, and that holds a potential higher than the potential of the semiconductor photocathode. It is characterized by including.
【００１４】[0014]
【作用】本発明の半導体光電陰極においては、ｐ型Ｇａ
1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）からなる光吸収層上に、ｐ
型ＧａＮからなる光電子放出層とアルカリ金属またはそ
の酸化物からなる表面層とが順次積層して形成されてい
る。ここで、光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ
はバンドギャップエネルギー約３．５ｅＶ〜約６．０ｅ
Ｖを有しており、光電子放出層を構成するｐ型ＧａＮは
光吸収層のバンドギャップエネルギーよりも小さいバン
ドギャップエネルギーを有している。さらに、表面層を
構成するアルカリ金属またはその酸化物は、光電子放出
層の伝導帯よりも低い真空準位を有している。そのた
め、エネルギーダイアグラムにおける伝導帯は、光吸収
層から光電子放出層を介して表面層に向かって低下する
エネルギー準位を有して形成されている。In the semiconductor photocathode of the present invention, p-type Ga is used.
On the light absorption layer made of 1-X Al X N (0 <x <1), p
A photoelectron emission layer made of type GaN and a surface layer made of an alkali metal or its oxide are sequentially laminated. Here, p-type Ga 1-x Al x N forming the light absorption layer
Has a band gap energy of about 3.5 eV to about 6.0 e
The p-type GaN having V has a bandgap energy smaller than the bandgap energy of the light absorption layer. Further, the alkali metal or its oxide forming the surface layer has a vacuum level lower than the conduction band of the photoelectron emitting layer. Therefore, the conduction band in the energy diagram is formed with an energy level that decreases from the light absorption layer to the surface layer through the photoelectron emission layer.
【００１５】これにより、半導体光電陰極の内部に入射
した光子は、所定のエネルギーを有する場合、光吸収層
に吸収される。このとき、光吸収層の価電子帯に位置し
ていた電子は、伝導帯に励起して自由電子になるので、
光吸収層から光電子放出層に向かって低下する伝導帯に
沿って拡散またはドリフトする。このように光吸収層か
ら光電子放出層に拡散またはドリフトしてきた光電子
は、表面層の負の電子親和力作用に基づいて真空中に放
出される。As a result, photons incident on the inside of the semiconductor photocathode are absorbed by the light absorption layer when they have a predetermined energy. At this time, the electrons located in the valence band of the light absorption layer are excited in the conduction band to become free electrons.
It diffuses or drifts along the conduction band that decreases from the light absorption layer toward the photoemission layer. The photoelectrons that have diffused or drifted from the photoabsorption layer to the photoelectron emission layer in this way are emitted into the vacuum based on the negative electron affinity action of the surface layer.
【００１６】ここで、光電子放出層は、ｐ型ＧａＮから
形成されていることから、光吸収層と異なってＡｌを組
成に含まないので、光吸収層と比較して酸化しにくい。
このような光電子放出層によって光吸収層の表面は被覆
されているので、容易に酸化しなくなる。そのため、光
電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層を形成することにより、光電子放出層表面の仕事
関数が十分に低減するので、表面層による負の電子親和
力作用を得ることができる。したがって、量子効率が向
上するとともに、長波長吸収端がシャープ化される。Here, since the photoelectron emission layer is made of p-type GaN, unlike the photoabsorption layer, it does not contain Al in its composition, and is therefore less likely to be oxidized than the photoabsorption layer.
Since the surface of the light absorption layer is covered with such a photoelectron emission layer, it is not easily oxidized. Therefore, by forming a surface layer made of an alkali metal or its oxide on the photoelectron emission layer, the work function of the surface of the photoelectron emission layer is sufficiently reduced, so that a negative electron affinity action by the surface layer can be obtained. . Therefore, the quantum efficiency is improved and the long wavelength absorption edge is sharpened.
【００１７】また、光電子放出層を構成するｐ型ＧａＮ
は、光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎに対して
格子整合する。そのため、光電子放出層は、光吸収層上
に良好な結晶性を有してエピタキシャル成長して形成さ
れる。したがって、光電子放出層には、結晶欠陥がほと
んど生成しないので、良好な光電子拡散性を得ることが
できる。Further, p-type GaN forming the photoelectron emitting layer
Is lattice-matched to the p-type Ga 1-x Al x N constituting the light absorption layer. Therefore, the photoelectron emission layer is formed by epitaxial growth on the light absorption layer with good crystallinity. Therefore, few crystal defects are generated in the photoelectron emission layer, and good photoelectron diffusivity can be obtained.
【００１８】なお、基板と光吸収層との間に電子遮蔽層
が介在して形成されている場合、電子遮蔽層は光吸収層
のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャッ
プエネルギーを有してｐ型の導電性であることから、エ
ネルギーダイアグラムにおける伝導帯は光吸収層と電子
遮蔽層との間にエネルギー障壁を形成している。そのた
め、光吸収層に生成した光電子は、電子遮蔽層側に拡散
またはドリフトすることなく、光吸収層から光電子放出
層を介して表面層に向かって低下する伝導帯ＥC に沿っ
て一方的に拡散またはドリフトする。したがって、量子
効率がいっそう向上する。When the electron-shielding layer is formed between the substrate and the light-absorbing layer, the electron-shielding layer has a bandgap energy larger than that of the light-absorbing layer and has a p-type conductivity. , The conduction band in the energy diagram forms an energy barrier between the light absorption layer and the electron blocking layer. Therefore, the photoelectrons generated in the photoabsorption layer do not unilaterally diffuse or drift to the electron blocking layer side, and unilaterally along the conduction band E C that decreases from the photoabsorption layer through the photoelectron emission layer toward the surface layer. Diffuse or drift. Therefore, the quantum efficiency is further improved.
【００１９】特に、電子遮蔽層を構成するＡｌＮは、光
吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎに対して格子整
合する。そのため、光吸収層及び光電子放出層は、電子
遮蔽層上に良好な結晶性を有してエピタキシャル成長し
て形成される。したがって、光吸収層及び光電子放出層
には、結晶欠陥がほとんど生成しないので、良好な光電
子拡散性を得ることができる。In particular, AlN forming the electron blocking layer is lattice-matched with p-type Ga 1-x Al x N forming the light absorption layer. Therefore, the light absorption layer and the photoelectron emission layer are formed by epitaxial growth with good crystallinity on the electron blocking layer. Therefore, crystal defects are scarcely generated in the light absorption layer and the photoelectron emission layer, and good photoelectron diffusivity can be obtained.
【００２０】また、本発明の第１の光電管においては、
真空容器の内部に、本発明の半導体光電陰極と陽極とが
対向配置して収容されている。これらの半導体光電陰極
と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽極から半
導体光電陰極に向かって発生する。このとき、真空容器
を透過した光子が光吸収層のバンドギャップエネルギー
よりも大きいエネルギーを有して内部に入射すると、光
子の一部は光電子放出層で吸収されるが、光子の大部分
は光電子放出層を透過して光吸収層に吸収される。すな
わち、光電子吸収層による光子の吸収量を抑制するため
に、光電子吸収層の層厚を調整して設定する必要があ
る。そのため、前述した本発明の半導体光電陰極の作用
にしたがって、表面層から真空中に放出された光電子
は、陽極と半導体光電陰極との間の電界によって加速さ
れて飛行し、陽極に受容されて検出される。In the first photocell of the present invention,
The semiconductor photocathode of the present invention and the anode are arranged to face each other inside a vacuum container. When a voltage is applied to these semiconductor photocathode and anode, an electric field is generated from the anode toward the semiconductor photocathode. At this time, when the photons transmitted through the vacuum container have energy larger than the band gap energy of the light absorption layer and enter the inside, some of the photons are absorbed in the photoelectron emission layer, but most of the photons are photoelectrons. The light is transmitted through the emission layer and absorbed by the light absorption layer. That is, in order to suppress the amount of photons absorbed by the photoelectron absorption layer, it is necessary to adjust and set the layer thickness of the photoelectron absorption layer. Therefore, according to the action of the semiconductor photocathode of the present invention described above, the photoelectrons emitted from the surface layer into the vacuum are accelerated by the electric field between the anode and the semiconductor photocathode and fly, and are received by the anode and detected. To be done.
【００２１】さらに、本発明の第２の光電管において
は、真空容器の窓部として本発明の半導体光電陰極の基
板が設置され、真空容器の内部に陽極が半導体光電陰極
と対向配置して収容されている。これらの半導体光電陰
極と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽極から
半導体光電陰極に向かって発生する。このとき、半導体
光電陰極の基板を透過した光子が光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーよりも大きいエネルギーを有して内部に
入射すると、この光子は光吸収層に吸収される。そのた
め、前述した本発明の半導体光電陰極の作用にしたがっ
て、表面層から真空中に放出された光電子は、陽極と半
導体光電陰極との間の電界によって加速されて飛行し、
陽極に受容されて検出される。Further, in the second photocell of the present invention, the substrate of the semiconductor photocathode of the present invention is installed as the window of the vacuum container, and the anode is housed inside the vacuum container so as to face the semiconductor photocathode. ing. When a voltage is applied to these semiconductor photocathode and anode, an electric field is generated from the anode toward the semiconductor photocathode. At this time, when a photon transmitted through the substrate of the semiconductor photocathode has an energy larger than the band gap energy of the light absorption layer and enters the inside, the photon is absorbed by the light absorption layer. Therefore, according to the action of the semiconductor photocathode of the present invention described above, the photoelectrons emitted from the surface layer into the vacuum fly by being accelerated by the electric field between the anode and the semiconductor photocathode,
It is received by the anode and detected.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、本発明の半導体光電陰極及び光電管に
係る実施例の構成および作用について、図１ないし図１
２を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明におい
ては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略
する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも
一致していない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure and operation of embodiments of the semiconductor photocathode and phototube of the present invention will be described below with reference to FIGS.
This will be described in detail with reference to 2. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Further, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
【００２３】第１実施例 本実施例は、いわゆる反射型として配置された半導体光
電陰極を有する光電管である。 First Embodiment This embodiment is a phototube having a semiconductor photocathode arranged as a so-called reflection type.
【００２４】図１および図２に示すように、本実施例の
光電管１０には、真空容器２０の内部に対向配置した半
導体光電陰極３０と陽極４０とが収容されている。この
真空容器２０は、中空円柱状のガラス製容器であり、圧
力約１０-8Ｔｏｒｒの高真空に内部を保持している。半
導体光電陰極３０は、金属製の支持台５０を介して金属
製のリードピン５１によって支持されている。このリー
ドピン５１は、半導体光電陰極３０の底部から延びて真
空容器２０の底部を貫通し、外部電源のカソード出力端
子に接続されており、半導体光電陰極３０に電圧を印加
して陽極４０の電位よりも低い電位に保持している。陽
極４０は、矩形枠状に成形された金属製電極であり、金
属製のリードピン５２によって支持されている。このリ
ードピン５１は、陽極４０の底部から延びて真空容器２
０の底部を貫通して外部電流計を介して外部電源のアノ
ード出力端子に接続されており、陽極４０に電圧を印加
して半導体光電陰極３０の電位よりも高い電位に保持し
ている。As shown in FIGS. 1 and 2, the photoelectric tube 10 of the present embodiment accommodates a semiconductor photocathode 30 and an anode 40, which are arranged to face each other inside a vacuum container 20. The vacuum container 20 is a hollow cylindrical glass container, and the inside thereof is maintained in a high vacuum with a pressure of about 10 −8 Torr. The semiconductor photocathode 30 is supported by metal lead pins 51 via a metal support 50. The lead pin 51 extends from the bottom of the semiconductor photocathode 30, penetrates the bottom of the vacuum container 20, and is connected to the cathode output terminal of the external power source. Is also kept at a low potential. The anode 40 is a metal electrode formed in a rectangular frame shape, and is supported by a metal lead pin 52. The lead pin 51 extends from the bottom of the anode 40 to extend to the vacuum container 2
It is connected to the anode output terminal of an external power source through the bottom of 0 through an external ammeter, and a voltage is applied to the anode 40 to maintain the potential higher than that of the semiconductor photocathode 30.
【００２５】ここで、半導体光電陰極３０には、金属製
の支持板３１の所定表面領域上に基板３２が設置されて
いる。支持板３１は、Ｍｏから形成されて矩形平板状に
成形されている。基板３２は、サファイアから形成され
て矩形平板状に成形されている。この基板３２上には、
各種半導体層としてコンタクト層３３、光吸収層３４及
び光電子放出層３５が順次積層して形成されている。Here, in the semiconductor photocathode 30, a substrate 32 is placed on a predetermined surface region of a metal support plate 31. The support plate 31 is made of Mo and is shaped like a rectangular flat plate. The substrate 32 is made of sapphire and formed into a rectangular flat plate shape. On this substrate 32,
A contact layer 33, a light absorption layer 34, and a photoelectron emission layer 35 are sequentially stacked as various semiconductor layers.
【００２６】コンタクト層３３は、基板３２の全表面領
域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成され
ている。このコンタクト層３３は、層厚約５０ｎｍを有
しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度
約５×１０18ｃｍ-3でドープされている。The contact layer 33 is formed of p-type GaN epitaxially grown on the entire surface area of the substrate 32. The contact layer 33 has a layer thickness of about 50 nm and is doped with Mg or Zn as a p-type dopant at a concentration of about 5 × 10 18 cm −3 .
【００２７】光吸収層３４は、コンタクト層３３の所定
表面領域上にエピタキシャル成長したｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ
0.4 Ｎから形成されている。この光吸収層３４は、層厚
約２００ｎｍを有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇ
またはＺｎを濃度約１×１０17ｃｍ-3〜約１×１０18ｃ
ｍ-3でドープされている。The light absorption layer 34 is formed of p-type Ga 0.6 Al epitaxially grown on a predetermined surface region of the contact layer 33.
It is formed of 0.4 N. The light absorption layer 34 has a layer thickness of about 200 nm, and Mg as a p-type dopant is used.
Alternatively, the concentration of Zn is about 1 × 10 17 cm −3 to about 1 × 10 18 c
It is doped with m -3 .
【００２８】光電子放出層３５は、光吸収層３４の全表
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成
されている。この光電子放出層３５は、層厚約１０ｎｍ
を有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを
濃度約５×１０18ｃｍ-3でドープされている。The photoelectron emission layer 35 is formed of p-type GaN epitaxially grown on the entire surface region of the photoabsorption layer 34. The photoelectron emission layer 35 has a layer thickness of about 10 nm.
And is doped with Mg or Zn as a p-type dopant at a concentration of about 5 × 10 18 cm −3 .
【００２９】この光電子放出層３５上には、アルカリ金
属またはその酸化物製の表面層３６が蒸着して形成され
ている。この表面層３６は、光電子放出層３５の全表面
領域上にＣｓ酸化物からなる単原子層として形成されて
いる。On the photoelectron emission layer 35, a surface layer 36 made of alkali metal or its oxide is formed by vapor deposition. The surface layer 36 is formed as a monoatomic layer made of Cs oxide on the entire surface area of the photoelectron emission layer 35.
【００３０】このような半導体光電陰極３０は、支持板
３１の表面を真空容器２０の管軸方向に対して平行に配
置されるとともに、支持板３１側の表面を真空容器２０
の側壁に直接して配置されている。この支持板３１の底
部には、管軸方向に直交して延びた平板状の支持台５０
が、Ｍｏから形成されて基板３２及びコンタクト層３３
の側部に接触して設置されている。この支持台５０の中
央底部には、管軸方向に沿って延びた棒状のリードピン
５１が、コバール金属から形成されて設置されている。In such a semiconductor photocathode 30, the surface of the support plate 31 is arranged parallel to the tube axis direction of the vacuum container 20, and the surface on the support plate 31 side is the vacuum container 20.
It is located directly on the side wall. At the bottom of the support plate 31, a flat plate-shaped support base 50 extending orthogonally to the tube axis direction is provided.
Is formed of Mo and is formed of the substrate 32 and the contact layer 33.
It is installed in contact with the side of. A rod-shaped lead pin 51 extending in the axial direction of the tube is installed at the center bottom of the support base 50, made of Kovar metal.
【００３１】一方、陽極４０は、半導体光電陰極３０の
光電子放出層３５側の表面に対向して配置されるととも
に、表面層３６の中央表面領域を除いた周辺表面領域に
対峙して配置されている。この陽極４０の中央底部に
は、管軸方向に沿って延びた棒状のリードピン５２が、
コバール金属から形成されて設置されている。On the other hand, the anode 40 is arranged so as to face the surface of the semiconductor photocathode 30 on the photoelectron emission layer 35 side, and is also arranged to face the peripheral surface region of the surface layer 36 excluding the central surface region. There is. At the center bottom of the anode 40, a rod-shaped lead pin 52 extending along the tube axis direction is provided.
It is made of Kovar metal and installed.
【００３２】図３に示すように、伝導帯ＥC が、半導体
光電陰極３０のエネルギーダイヤグラムには、光吸収層
３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に向って
低下するエネルギー準位を有して形成されている。ここ
で、光吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎ
は、伝導帯ＥC と価電子帯ＥV との間のエネルギー差で
あるバンドギャップエネルギーとして約４．２７ｅＶを
有しており、長波長吸収端を波長約２９０ｎｍに有して
いる。光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮは、光吸
収層３４のバンドギャップエネルギーよりも小さいバン
ドギャップエネルギーを有している。また、表面層３６
を構成するＣｓ酸化物は、光電子放出層３５における伝
導帯ＥC とフェルミ準位ＥF との間のエネルギー差以下
の仕事関数を有しており、光電子放出層３５の伝導帯Ｅ
C よりも低い真空準位を有している。As shown in FIG. 3, in the energy diagram of the semiconductor photocathode 30, the conduction band E C shows an energy level which decreases from the light absorption layer 34 toward the surface layer 36 through the photoelectron emission layer 35. Has been formed. Here, p-type Ga 0.6 Al 0.4 N forming the light absorption layer 34
Has a band gap energy of about 4.27 eV, which is an energy difference between the conduction band E C and the valence band E V, and has a long-wavelength absorption edge at a wavelength of about 290 nm. The p-type GaN forming the photoelectron emission layer 35 has a bandgap energy smaller than that of the photoabsorption layer 34. In addition, the surface layer 36
The Cs oxide that constitutes C has a work function equal to or less than the energy difference between the conduction band E C and the Fermi level E F in the photoelectron emission layer 35, and the conduction band E of the photoelectron emission layer 35 is
It has a lower vacuum level than C.
【００３３】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【００３４】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、真空容器
２０を透過した光子が半導体光電陰極３０の内部に表面
層３６側から入射すると、この光子が光吸収層３４のバ
ンドギャップエネルギーより大きいエネルギーを有する
場合、光子の一部は光電子放出層３５で吸収されるが、
光子の大部分は光電子放出層３５を透過して光吸収層３
４に吸収される。すなわち、光電子吸収層３５による光
子の吸収量を抑制するために、光電子吸収層３５の層厚
は約１０ｎｍに調整して設定されている。When a voltage is applied from the external power source to the semiconductor photocathode 30 and the anode 40 via the lead pins 51 and 52, an electric field is generated from the anode 40 toward the semiconductor photocathode 30. When the photons transmitted through the vacuum container 20 enter the inside of the semiconductor photocathode 30 from the surface layer 36 side after the preparation as described above, when the photons have energy larger than the band gap energy of the light absorption layer 34, Although some of the photons are absorbed by the photoelectron emission layer 35,
Most of the photons pass through the photoelectron emission layer 35 and the photoabsorption layer 3
It is absorbed by 4. That is, in order to suppress the amount of photons absorbed by the photoelectron absorption layer 35, the layer thickness of the photoelectron absorption layer 35 is adjusted and set to about 10 nm.
【００３５】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が伝導帯ＥC に励起して
自由電子になる。このように生成した光電子ｅ- は、光
吸収層３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に
向って低下する伝導帯ＥC に沿って拡散またはドリフト
し、表面層３６による負の電子親和力作用に基づいて真
空中に放出される。こうして放出された光電子ｅ- は、
陽極４０と半導体光電陰極３０との間の電界によって加
速されて飛行し、陽極４０に受容されて外部電流計よっ
て検出される。Therefore, in the light absorption layer 34, the electron e − located in the valence band E V is excited into the conduction band E C and becomes a free electron. The photoelectrons e − thus generated diffuse or drift along the conduction band E C that decreases from the photoabsorption layer 34 toward the surface layer 36 via the photoelectron emission layer 35, and the surface layer 36 has a negative electron affinity. It is released into the vacuum based on the action. The photoelectron e − thus emitted is
It is accelerated by an electric field between the anode 40 and the semiconductor photocathode 30 and flies, and is received by the anode 40 and detected by an external ammeter.
【００３６】ここで、光電子放出層３５は、ｐ型ＧａＮ
から形成されていることから、光吸収層３４と異なって
Ａｌを組成に含まれるので、光吸収層３４と比較して酸
化しにくい。このような光電子放出層３５によって光吸
収層３４の表面は被覆されているので、容易に酸化しな
くなる。そのため、光電子放出層３５上にＣｓ酸化物か
らなる表面層３６を形成することにより、光電子放出層
３５表面の仕事関数が十分に低減するので、表面層３６
による負の電子親和力作用を得ることができる。したが
って、量子効率が向上するとともに、長波長吸収端がシ
ャープ化される。Here, the photoelectron emission layer 35 is made of p-type GaN.
Since Al is included in the composition, unlike the light absorption layer 34, it is less likely to be oxidized than the light absorption layer 34. Since the surface of the light absorption layer 34 is covered with such a photoelectron emission layer 35, it is not easily oxidized. Therefore, by forming the surface layer 36 made of Cs oxide on the photoelectron emission layer 35, the work function of the surface of the photoelectron emission layer 35 is sufficiently reduced.
It is possible to obtain a negative electron affinity action by. Therefore, the quantum efficiency is improved and the long wavelength absorption edge is sharpened.
【００３７】なお、光電子放出層３５を構成するｐ型Ｇ
ａＮは、光吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4
Ｎに対して格子整合する。そのため、光電子放出層３５
は、光吸収層３４上に良好な結晶性を有してエピタキシ
ャル成長して形成される。したがって、光電子放出層３
５には、結晶欠陥がほとんど発生しないので、良好な光
電子拡散性を得ることができる。The p-type G that constitutes the photoelectron emission layer 35 is formed.
aN is a p-type Ga 0.6 Al 0.4 forming the light absorption layer 34.
Lattice match to N. Therefore, the photoelectron emission layer 35
Is formed by epitaxial growth on the light absorption layer 34 with good crystallinity. Therefore, the photoelectron emission layer 3
In No. 5, almost no crystal defects occur, so that good photoelectron diffusivity can be obtained.
【００３８】また、光電子放出層３５は、光吸収層３４
のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャッ
プエネルギーを有することから、光吸収層３４の伝導帯
ＥCよりも低い伝導帯ＥC を有する。そのため、光吸収
層３４で発生した光電子は、表面層３６に向かう電界に
沿って効率良く拡散またはドリフトするために、光電子
放射が高い量子効率で得られる。The photoelectron emission layer 35 is the light absorption layer 34.
Since it has a band gap energy smaller band gap energy than the, having a conduction band minimum E C lower than the conduction band E C of the light absorbing layer 34. Therefore, the photoelectrons generated in the photoabsorption layer 34 are efficiently diffused or drifted along the electric field toward the surface layer 36, so that photoelectron emission is obtained with high quantum efficiency.
【００３９】次に、本実施例における半導体光電陰極の
製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing the semiconductor photocathode in this embodiment will be described.
【００４０】通常のＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition ）法に基づいて反応容器の内部に
基板３２を設置する。続いて、この反応容器の内部を真
空排気した後にキャリヤーガスとして水素ガスを導入す
る。続いて、基板３２を所定温度に加熱して反応容器の
内部を所定圧力に保持し、反応ガスを導入する。このよ
うな工程において反応ガスとして混合する各原料ガスの
流量を制御することにより、基板３２上に各種半導体層
をエピタキシャル成長させる。Ordinary MOCVD (Metal Organic Chemic)
The substrate 32 is installed inside the reaction vessel based on the Al Vapor Deposition method. Then, the inside of this reaction vessel is evacuated and then hydrogen gas is introduced as a carrier gas. Then, the substrate 32 is heated to a predetermined temperature to maintain the inside of the reaction container at a predetermined pressure, and the reaction gas is introduced. Various semiconductor layers are epitaxially grown on the substrate 32 by controlling the flow rate of each raw material gas mixed as a reaction gas in such a process.
【００４１】まず、原料ガスとしてＧａ（ＣＨ3 ）3 、
ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
を用いて基板３２上にコンタクト層３３を形成する。な
お、各原料ガスの流量として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１
０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ
3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．８ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約１．５ｍｉｎ
〜約２ｍｉｎである。First, as a source gas, Ga (CH 3 ) 3 ,
NH 3 and Mg (C 5 H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2
Is used to form the contact layer 33 on the substrate 32. Ga (CH 3 ) 3 is about 1 as the flow rate of each source gas.
0cm a 3 / min to about 20cm 3 / min, NH
3 is about 1 l / min to about 2 l / min, and Mg (C
5 H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2 is about 0.8 cm 3 /
min to about 2.6 cm 3 / min. The temperature of the substrate 32 is about 940 ° C. to about 1100 ° C., the internal pressure of the reaction vessel is about 760 Torr, and the growth time is about 1.5 min.
~ About 2 min.
【００４２】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ
5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 を用いてコンタクト層３
３上に光吸収層３４を形成する。なお、各原料ガスの流
量として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜
約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ
〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃ
ｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．４ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約１．５ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６ｍｉｎ〜約
８ｍｉｎである。Subsequently, Ga (C
H 3 ) 3 , Al (CH 3 ) 3 , NH 3 and Mg (C 5 H
5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2 in contact layer 3
The light absorption layer 34 is formed on the surface 3. Ga (CH 3 ) 3 is about 10 cm 3 / min as the flow rate of each source gas.
About 20 cm 3 / min, NH 3 about 1 l / min
Is about 2 l / min, Al (CH 3 ) 3 is about 10 c
m 3 / min to about 20 cm 3 / min, and Mg (C
5 H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2 is about 0.4 cm 3 /
min to about 1.5 cm 3 / min. The temperature of the substrate 32 is about 940 ° C. to about 1100 ° C., the internal pressure of the reaction container is about 760 Torr, and the growth time is about 6 min to about 8 min.
【００４３】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ
（ＣＨ3 ）2 を用いて光吸収層３４上に光電子放出層３
５を形成する。なお、各原料ガスの流量として、Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／
ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉ
ｎであり、Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
は約０．８ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎで
ある。基板３２の温度は約９４０℃〜約１１００℃であ
り、反応容器の内圧は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時
間は約２０ｓｅｃ〜約２５ｓｅｃである。Subsequently, Ga (C
H 3 ) 3 , NH 3 and Mg (C 5 H 5 ) 2 or Zn
The photoelectron emission layer 3 is formed on the light absorption layer 34 by using (CH 3 ) 2.
5 is formed. The flow rate of each source gas is Ga
(CH 3 ) 3 is about 10 cm 3 / min to about 20 cm 3 /
min, and NH 3 is about 1 l / min to about 2 l / mi
n, and Mg (C 5 H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2
Is about 0.8cm 3 / min~ about 2.6cm 3 / min. The temperature of the substrate 32 is about 940 ° C. to about 1100 ° C., the internal pressure of the reaction container is about 760 Torr, and the growth time is about 20 sec to about 25 sec.
【００４４】このように各種半導体層を積層した基板３
２を反応容器の内部から取り出し、通常のフォトリソグ
ラフィ技術に基づいて光電子放出層３５上に所定パター
ンのエッチングマスク層を形成する。この後に、通常の
ウェットエッチング法に基づいて光電子放出層３５及び
光吸収層３４を矩形状のパターンに成形し、光電子放出
３５上からエッチングマスク層を除去する。Substrate 3 having various semiconductor layers laminated in this way
2 is taken out from the inside of the reaction container, and an etching mask layer having a predetermined pattern is formed on the photoelectron emission layer 35 based on a normal photolithography technique. After that, the photoelectron emission layer 35 and the photoabsorption layer 34 are formed into a rectangular pattern by a normal wet etching method, and the etching mask layer is removed from the photoelectron emission 35.
【００４５】さらに、各種半導体層を積層した基板３２
の底部に支持板３１を接着するとともに、基板３２及び
コンタクト層３３の側部に支持台５０を接着した後に、
真空容器２０の内部に設置する。この後に、通常の真空
蒸着法に基づいて光電子放出層３５上にＣｓ酸化物を蒸
着して表面層３６を形成し、真空容器２０の内部を高真
空に封止して半導体光電陰極３０を完成する。Further, the substrate 32 in which various semiconductor layers are laminated
After adhering the support plate 31 to the bottom portion of the
It is installed inside the vacuum container 20. Then, Cs oxide is vapor-deposited on the photoelectron emission layer 35 to form a surface layer 36 based on a normal vacuum vapor deposition method, and the inside of the vacuum container 20 is sealed in a high vacuum to complete the semiconductor photocathode 30. To do.
【００４６】次に、本発明の光電管と従来の光電管とに
対する比較実験について説明する。Next, a comparative experiment between the phototube of the present invention and the conventional phototube will be described.
【００４７】本発明の光電管としては、本実施例の光電
管と全く同様に構成した。すなわち、半導体光電陰極の
光吸収層及び光電子放出層をそれぞれＧａ0.6 Ａｌ0.4
Ｎ及びＧａＮから形成した。一方、従来の光電管として
は、光電陰極を除いて本実施例の光電管とほぼ同様に構
成した。すなわち、光電陰極の光吸収層をＣｓＴｅから
形成した。これらの光電管に対して短波長の光を照射す
ることにより、それぞれの量子効率を測定した。The phototube of the present invention was constructed in exactly the same manner as the phototube of this embodiment. That is, the light absorption layer and the photoelectron emission layer of the semiconductor photocathode are each made of Ga 0.6 Al 0.4.
It was formed from N and GaN. On the other hand, the conventional phototube was constructed in substantially the same manner as the phototube of this example except for the photocathode. That is, the light absorption layer of the photocathode was formed from CsTe. The quantum efficiency of each of these phototubes was measured by irradiating them with light of a short wavelength.
【００４８】図４に、本発明の光電管と従来の光電管と
の各分光感度特性を示す。このグラフによれば、波長約
２００ｎｍ〜約３５０ｎｍの光に対しては、本発明の光
電管が従来の光電管よりも大きい量子効率を得ることが
わかる。FIG. 4 shows the spectral sensitivity characteristics of the phototube of the present invention and the conventional phototube. According to this graph, it is understood that the phototube of the present invention obtains higher quantum efficiency than the conventional phototube for light having a wavelength of about 200 nm to about 350 nm.
【００４９】第２実施例 本実施例は、いわゆる透過型として配置された半導体光
電陰極を有する光電管である。 Second Embodiment This embodiment is a phototube having a semiconductor photocathode arranged as a so-called transmission type.
【００５０】図５及び図６に示すように、本実施例の光
電管１０には、真空容器２０の窓部として半導体光電陰
極３０が設置されており、真空容器２０の内部に陽極４
０が半導体光電陰極３０に対向して収容されている。こ
の真空容器２０は、一端を開放した中空円筒状のガラス
製容器であり、半導体光電陰極３０によって気密に封止
されて圧力約１０-8Ｔｏｒｒの高真空に内部を保持して
いる。As shown in FIGS. 5 and 6, the photoelectric tube 10 of this embodiment is provided with a semiconductor photocathode 30 as a window portion of the vacuum container 20, and the anode 4 is provided inside the vacuum container 20.
0 is housed facing the semiconductor photocathode 30. The vacuum container 20 is a hollow cylindrical glass container having an open end, and is hermetically sealed by a semiconductor photocathode 30 and is internally maintained in a high vacuum with a pressure of about 10 −8 Torr.
【００５１】半導体光電陰極３０は、真空容器２０の側
壁端部に支持されて真空容器２０を気密に封止してい
る。この半導体光電陰極３０は、金属製の配線層５３を
介して金属製のリードピン５１に接続されている。この
リードピン５１は、配線層５３の端部から延びて真空容
器２０の底部を貫通して外部電源のカソード出力端子に
接続されており、半導体光電陰極３０に電圧を印加して
陽極４０の電位よりも低い電位に保持している。The semiconductor photocathode 30 is supported by the side wall end of the vacuum container 20 to hermetically seal the vacuum container 20. The semiconductor photocathode 30 is connected to a metal lead pin 51 via a metal wiring layer 53. The lead pin 51 extends from the end of the wiring layer 53, penetrates the bottom of the vacuum container 20 and is connected to the cathode output terminal of the external power source. Is also kept at a low potential.
【００５２】一方、陽極４０は、円形平板状の金属製電
極であり、金属製のリードピン５２によって支持されて
いる。このリードピン５２は、陽極４０の底部端から延
びて真空容器２０の底部を貫通して外部電流計を介して
外部電源のアノード出力端子に接続されており、陽極４
０に電圧を印加して半導体光電陰極３０の電位よりも高
い電位に保持している。On the other hand, the anode 40 is a circular flat plate-shaped metal electrode, and is supported by a metal lead pin 52. The lead pin 52 extends from the bottom end of the anode 40, penetrates the bottom of the vacuum container 20, and is connected to the anode output terminal of the external power source through the external ammeter.
A voltage is applied to 0 to hold it at a potential higher than that of the semiconductor photocathode 30.
【００５３】ここで、半導体光電陰極３０には、基板３
２が真空容器２０の側壁端部に接合しており、真空容器
２０の窓部として設置されている。基板３２は、サファ
イアから形成されて円形平板状に成形されている。この
基板３２上には、各種半導体層として電子遮蔽層３７、
光吸収層３４及び光電子放出層３５が順次積層して形成
されている。Here, the semiconductor photocathode 30 has a substrate 3
2 is joined to the side wall end of the vacuum container 20 and is installed as a window of the vacuum container 20. The substrate 32 is made of sapphire and formed into a circular flat plate shape. On this substrate 32, an electron shielding layer 37 as various semiconductor layers,
The light absorption layer 34 and the photoelectron emission layer 35 are sequentially stacked.
【００５４】電子遮蔽層３７は、基板３２の全表面領域
上にエピタキシャル成長したｐ型ＡｌＮから形成されて
いる。この電子遮蔽層３７は、層厚約７５ｎｍを有して
おり、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度１×
１０18ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3でドープされている。The electron shielding layer 37 is formed of p-type AlN epitaxially grown on the entire surface region of the substrate 32. The electron blocking layer 37 has a layer thickness of about 75 nm and contains Mg or Zn as a p-type dopant at a concentration of 1 ×.
It is doped at 10 18 cm −3 to 5 × 10 18 cm −3 .
【００５５】光吸収層３４は、電子遮蔽層３７の所定表
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ
0.4 Ｎから形成されている。この光吸収層３４は、層厚
約２００ｎｍを有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇ
またはＺｎを濃度１×１０17ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3
でドープされている。The light absorption layer 34 is a p-type Ga 0.6 Al epitaxially grown on a predetermined surface region of the electron blocking layer 37.
It is formed of 0.4 N. The light absorption layer 34 has a layer thickness of about 200 nm, and Mg as a p-type dopant is used.
Alternatively, the Zn concentration is 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3.
Is doped with.
【００５６】光電子放出層３５は、光吸収層３４の全表
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成
されている。この光電子放出層３５は、層厚約１０ｎｍ
を有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを
濃度５×１０18ｃｍ-3でドープされている。The photoelectron emission layer 35 is formed of p-type GaN epitaxially grown on the entire surface region of the photoabsorption layer 34. The photoelectron emission layer 35 has a layer thickness of about 10 nm.
And is doped with Mg or Zn as a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 cm −3 .
【００５７】この光電子放出層３５上には、アルカリ金
属酸化物製の表面層３６が蒸着して形成されている。こ
の表面層３６は、光電子放出層３５の全表面領域上にＣ
ｓ酸化物からなる単分子層として形成されている。A surface layer 36 made of an alkali metal oxide is formed on the photoelectron emitting layer 35 by vapor deposition. The surface layer 36 is C on the entire surface area of the photoelectron emission layer 35.
It is formed as a monomolecular layer made of s-oxide.
【００５８】このような半導体光電陰極３０は、真空容
器２０の側壁端部に接合して設置されており、基板２０
の表面を真空容器２０の管軸方向に対して垂直に配置さ
れている。この半導体光電陰極３０の側部には、真空容
器２０の側壁上に管軸方向に沿って塗布された配線層５
３が、Ａｌから形成されて電子遮蔽層３７の表面と光吸
収層３４の側部とに接触して設置されている。この配線
層５３の端部には、管軸方向に沿って延びた棒状のリー
ドピン５１が、コバール金属から形成されて設置されて
いる。The semiconductor photocathode 30 as described above is bonded to the side wall end of the vacuum container 20 and installed.
The surface of is arranged perpendicular to the tube axis direction of the vacuum container 20. On the side portion of the semiconductor photocathode 30, the wiring layer 5 applied on the side wall of the vacuum container 20 along the tube axis direction.
3 is formed of Al and is placed in contact with the surface of the electron blocking layer 37 and the side portion of the light absorption layer 34. At the end of the wiring layer 53, a rod-shaped lead pin 51 extending along the tube axis direction is formed of Kovar metal and installed.
【００５９】一方、陽極４０は、半導体光電陰極３０の
光電子放出層３５側の表面に対峙して配置されている。
この陽極４０の底部端には、管軸方向に沿って延びた棒
状のリードピン５２が、コバール金属から形成されて設
置されている。On the other hand, the anode 40 is arranged so as to face the surface of the semiconductor photocathode 30 on the photoelectron emission layer 35 side.
At the bottom end of the anode 40, a rod-shaped lead pin 52 extending along the tube axis direction is formed by Kovar metal and installed.
【００６０】図７に示すように、半導体光電陰極３０の
エネルギーダイアグラムには、伝導体ＥC が、電子遮蔽
層３７から光吸収層３４及び光電子放出層３５を介して
表面層３６に向かって低下するエネルギー準位を有して
形成されている。ここで、光吸収層３４を構成するｐ型
Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎは、伝導帯ＥC と価電子帯ＥV との
間のエネルギー差であるバンドギャップエネルギーとし
て約４．２７ｅＶを有しており、長波長吸収端を波長約
２９０ｎｍに有している。As shown in FIG. 7, in the energy diagram of the semiconductor photocathode 30, the conductor E C drops from the electron blocking layer 37 through the photoabsorption layer 34 and the photoelectron emission layer 35 toward the surface layer 36. Is formed with an energy level of Here, the p-type Ga 0.6 Al 0.4 N forming the light absorption layer 34 has a band gap energy of about 4.27 eV which is an energy difference between the conduction band E C and the valence band E V. , Has a long wavelength absorption edge at a wavelength of about 290 nm.
【００６１】光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮ
は、光吸収層３４のバンドギャップエネルギーよりも小
さいバンドギャップネルギーを有している。一方、電子
遮蔽層３７を構成するｐ型ＡｌＮは、光吸収層３４のバ
ンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップネ
ルギーを有している。また、表面層３６を構成するＣｓ
酸化物は、光電子放出層３５における伝導帯ＥC とフェ
ルミ準位ＥF との間のエネルギー差以下の仕事関数を有
しており、光電子放出層３５の伝導帯ＥC よりも低い真
空準位を有している。P-type GaN constituting the photoelectron emission layer 35
Has a bandgap energy smaller than the bandgap energy of the light absorption layer 34. On the other hand, p-type AlN forming the electron blocking layer 37 has a bandgap energy larger than the bandgap energy of the light absorption layer 34. Further, Cs forming the surface layer 36
The oxide has a work function equal to or less than the energy difference between the conduction band E C and the Fermi level E F in the photoelectron emission layer 35, and is a vacuum level lower than the conduction band E C of the photoelectron emission layer 35. have.
【００６２】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【００６３】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、半導体光
電陰極３０の基板３２を透過した光子が半導体光電陰極
３０の内部に入射すると、この光子が電子遮蔽層３７の
バンドギャップエネルギーよりも小さく、かつ、光吸収
層３４のバンドギャップエネルギーよりも大きいエネル
ギーを有する場合、光子は電子遮蔽層３７を透過して光
吸収層３４に吸収される。When a voltage is applied from the external power source to the semiconductor photocathode 30 and the anode 40 via the lead pins 51 and 52, an electric field is generated from the anode 40 toward the semiconductor photocathode 30. When the photons transmitted through the substrate 32 of the semiconductor photocathode 30 enter the inside of the semiconductor photocathode 30 after such preparation, the photons are smaller than the band gap energy of the electron shielding layer 37 and absorb the light. If it has an energy that is greater than the bandgap energy of layer 34, the photons pass through electron blocking layer 37 and are absorbed by light absorbing layer 34.
【００６４】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が、伝導帯ＥC に励起し
て自由電子になる。光吸収層３４と電子遮蔽層３７との
間にエネルギー障壁が存在していることから、このよう
に生成した光電子ｅ- は、電子遮蔽層３７側に拡散また
はドリフトすることなく、光吸収層３４から光電子放出
層３５を介して表面層３６に向かって低下する伝導帯Ｅ
C に沿って拡散またはドリフトし、表面層３６による負
の電子親和力作用に基づいて真空中に放出される。こう
して放出された光電子ｅ- は、陽極４０と半導体光電陰
極３０との間の電界によって加速されて飛行し、陽極４
０に受容されて外部電流計によって検出される。Therefore, in the light absorption layer 34, the electron e − located in the valence band E V is excited in the conduction band E C and becomes a free electron. Since the energy barrier exists between the light absorption layer 34 and the electron shielding layer 37, the photoelectrons e − thus generated are not diffused or drifted to the electron shielding layer 37 side, and the light absorption layer 34 is not absorbed. From the electron emission layer 35 toward the surface layer 36 through the conduction band E
It diffuses or drifts along C and is emitted into the vacuum due to the negative electron affinity effect of the surface layer 36. The photoelectrons e − thus emitted are accelerated by the electric field between the anode 40 and the semiconductor photocathode 30 and fly, and
It is accepted as 0 and detected by an external ammeter.
【００６５】ここで、光電子放出層３５は、ｐ型ＧａＮ
から形成されていることから、光吸収層３４と異なって
Ａｌを組成に含まないので、光吸収層３４と比較して酸
化しにくい。このような光電子放出層３５によって光吸
収層３４の表面は被覆されているので、容易に酸化しな
くなる。そのため、光電子放出層３５上にＣｓ酸化物か
らなる表面層３６を形成することにより、光電子放出層
３５表面の仕事関数が十分に低減するので、表面層３６
による負の電子親和力作用を得ることができる。したが
って、量子効率が向上するとともに、長波長吸収端がシ
ャープ化される。Here, the photoelectron emission layer 35 is made of p-type GaN.
Since Al is not included in the composition, unlike the light absorption layer 34, it is less likely to be oxidized than the light absorption layer 34. Since the surface of the light absorption layer 34 is covered with such a photoelectron emission layer 35, it is not easily oxidized. Therefore, by forming the surface layer 36 made of Cs oxide on the photoelectron emission layer 35, the work function of the surface of the photoelectron emission layer 35 is sufficiently reduced.
It is possible to obtain a negative electron affinity action by. Therefore, the quantum efficiency is improved and the long wavelength absorption edge is sharpened.
【００６６】なお、電子遮蔽層３７を構成するｐ型Ａｌ
Ｎと、光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮとは、光
吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎに対して
格子整合する。そのため、光吸収層３４及び光電子放出
層３５は、電子遮蔽層３７上に良好な結晶性を有してエ
ピタキシャル成長して形成される。したがって、光吸収
層３４及び光電子放出層３５には、結晶欠陥がほとんど
生成しないので、良好な光電子拡散性を得ることができ
る。It should be noted that p-type Al forming the electron shielding layer 37
N and p-type GaN forming the photoelectron emitting layer 35 are lattice-matched with p-type Ga 0.6 Al 0.4 N forming the photoabsorption layer 34. Therefore, the light absorption layer 34 and the photoelectron emission layer 35 are formed on the electron blocking layer 37 by epitaxial growth with good crystallinity. Therefore, crystal defects are scarcely generated in the photoabsorption layer 34 and the photoelectron emission layer 35, and good photoelectron diffusivity can be obtained.
【００６７】また、電子遮蔽層３７は、光吸収層３４の
バンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップ
エネルギーを有することから、光吸収層３４の伝導帯Ｅ
C よりも高い伝導帯ＥC を有している。そのため、光吸
収層３４で発生した光電子は、表面層３６に向かう電界
に沿って拡散またはドリフトするので、電子遮蔽層３７
側に拡散またはドリフトすることはない。一方、光電子
放出層３５は、光吸収層３４のバンドギャップエネルギ
ーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有すること
から、光吸収層３４の伝導帯ＥC よりも低い伝導帯ＥC
を有している。そのため、光吸収層３４で発生した光電
子は、表面層３６に向かう電界に沿って効率良く拡散ま
たはドリフトする。したがって、光吸収層３４で発生し
た光電子は、電子遮蔽層３７側にほとんど拡散またはド
リフトすることなく、光電子放出層３５側に一方的に拡
散またはドリフトするので、光電子放射がいっそう高い
量子効率で得られる。Further, since the electron blocking layer 37 has a bandgap energy larger than that of the light absorption layer 34, the conduction band E of the light absorption layer 34.
It has a higher conduction band E C than C. Therefore, the photoelectrons generated in the light absorption layer 34 diffuse or drift along the electric field toward the surface layer 36, so that the electron blocking layer 37.
It does not spread or drift to the side. On the other hand, the light emission layer 35, since it has a smaller band gap energy than that of the light absorbing layer 34, a lower conduction band than the conduction band E C of the light absorbing layer 34 E C
have. Therefore, the photoelectrons generated in the light absorption layer 34 efficiently diffuse or drift along the electric field toward the surface layer 36. Therefore, the photoelectrons generated in the photoabsorption layer 34 hardly diffuse or drift to the electron shield layer 37 side, but unilaterally diffuse or drift to the photoelectron emission layer 35 side, so that photoelectron emission can be obtained with higher quantum efficiency. To be
【００６８】次に、本実施例における半導体光電陰極の
製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing the semiconductor photocathode in this embodiment will be described.
【００６９】通常のＭＯＣＶＤ法に基づいて反応容器の
内部に基板３２を設置する。続いて、この反応容器の内
部を真空排気した後にキャリヤーガスとして水素ガスを
導入する。続いて、基板３２を所定温度に加熱して反応
容器の内部を所定圧力に保持し、反応ガスを導入する。
このような工程において反応ガスとして混合する各原料
ガスの流量を制御することにより、基板３２上に各種半
導体層をエピタキシャル成長させる。The substrate 32 is placed inside the reaction vessel based on the usual MOCVD method. Then, the inside of this reaction vessel is evacuated and then hydrogen gas is introduced as a carrier gas. Then, the substrate 32 is heated to a predetermined temperature to maintain the inside of the reaction container at a predetermined pressure, and the reaction gas is introduced.
Various semiconductor layers are epitaxially grown on the substrate 32 by controlling the flow rate of each raw material gas mixed as a reaction gas in such a process.
【００７０】まず、原料ガスとしてＡｌ（ＣＨ3 ）3 、
ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
を用いて基板３２上に電子遮蔽層３７を形成する。な
お、各原料ガスの流量として、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１
０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ
3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．８ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６分〜約８分
である。First, Al (CH 3 ) 3 as a source gas,
NH 3 and Mg (C 5 H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2
The electron shielding layer 37 is formed on the substrate 32 by using. The flow rate of each source gas is about 1 for Al (CH 3 ) 3.
0cm a 3 / min to about 20cm 3 / min, NH
3 is about 1 l / min to about 2 l / min, and Mg (C
5 H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2 is about 0.8 cm 3 /
min to about 2.6 cm 3 / min. The temperature of the substrate 32 is about 940 ° C. to about 1100 ° C., the internal pressure of the reaction vessel is about 760 Torr, and the growth time is about 6 minutes to about 8 minutes.
【００７１】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ
5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 を用いて電子遮蔽層３７
上に光吸収層３４を形成する。なお、各原料ガスの流量
として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約
２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜
約２ｌ／ｍｉｎであり、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ
3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ5
Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．４ｃｍ3 ／ｍ
ｉｎ〜約１．５ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温度
は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧は
約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６ｍｉｎ〜約８
ｍｉｎである。Subsequently, Ga (C
H 3 ) 3 , Al (CH 3 ) 3 , NH 3 and Mg (C 5 H
5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2 is used for the electron blocking layer 37
The light absorption layer 34 is formed on top. As the flow rate of each raw material gas, Ga (CH 3) 3 is about 10 cm 3 / min to about 20cm 3 / min, NH 3 of about 1l / min to
About 2 l / min, Al (CH 3 ) 3 is about 10 cm
3 / min to about 20 cm 3 / min, and Mg (C 5
H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2 is about 0.4 cm 3 / m
in to about 1.5 cm 3 / min. The temperature of the substrate 32 is about 940 ° C. to about 1100 ° C., the internal pressure of the reaction vessel is about 760 Torr, and the growth time is about 6 min to about 8 min.
It is min.
【００７２】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ
（ＣＨ3 ）2 を用いて光吸収層３４上に光電子放出層３
５を形成する。なお、各原料ガスの流量として、Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／
ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉ
ｎであり、Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
は約０．８ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎで
ある。基板３２の温度は約９４０℃〜約１１００℃であ
り、反応容器の内圧は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時
間は約２０ｓｅｃ〜約２５ｓｅｃである。Then, Ga (C
H 3 ) 3 , NH 3 and Mg (C 5 H 5 ) 2 or Zn
The photoelectron emission layer 3 is formed on the light absorption layer 34 by using (CH 3 ) 2.
5 is formed. The flow rate of each source gas is Ga
(CH 3 ) 3 is about 10 cm 3 / min to about 20 cm 3 /
min, and NH 3 is about 1 l / min to about 2 l / mi
n, and Mg (C 5 H 5 ) 2 or Zn (CH 3 ) 2
Is about 0.8cm 3 / min~ about 2.6cm 3 / min. The temperature of the substrate 32 is about 940 ° C. to about 1100 ° C., the internal pressure of the reaction container is about 760 Torr, and the growth time is about 20 sec to about 25 sec.
【００７３】このように各種半導体層を積層した基板３
２を反応容器の内部から取り出し、通常のフォトリソグ
ラフィ技術に基づいて光電子放出層３５上に所定パター
ンのエッチングマスク層を形成する。この後に、通常の
ウェットエッチング法に基づいて光電子放出層３５及び
光吸収層３４を円形状のパターンに成形し、光電子放出
３５上からエッチングマスク層を除去する。Substrate 3 in which various semiconductor layers are laminated in this way
2 is taken out from the inside of the reaction container, and an etching mask layer having a predetermined pattern is formed on the photoelectron emission layer 35 based on a normal photolithography technique. After that, the photoelectron emission layer 35 and the photoabsorption layer 34 are formed into a circular pattern based on a normal wet etching method, and the etching mask layer is removed from the photoelectron emission 35.
【００７４】さらに、各種半導体層を積層した基板３２
の側部を真空容器２０の側壁端部に接合するとともに、
電子遮蔽層３７の表面と光吸収層３４の側部とに配線層
５３を接触させる。この後に、通常の真空蒸着法に基づ
いて光電子放出層３５上にＣｓ酸化物を蒸着して表面層
３６を形成し、真空容器２０の内部を高真空に封止して
半導体光電陰極３０を完成する。Further, the substrate 32 in which various semiconductor layers are laminated
While joining the side part of the to the side wall end of the vacuum container 20,
The wiring layer 53 is brought into contact with the surface of the electron blocking layer 37 and the side portion of the light absorption layer 34. Then, Cs oxide is vapor-deposited on the photoelectron emission layer 35 to form a surface layer 36 based on a normal vacuum vapor deposition method, and the inside of the vacuum container 20 is sealed in a high vacuum to complete the semiconductor photocathode 30. To do.
【００７５】次に、本発明の光電管と従来の光電管とに
対する比較実験について説明する。Next, a comparative experiment between the phototube of the present invention and the conventional phototube will be described.
【００７６】本発明の光電管としては、本実施例の光電
管と全く同様に構成した。すなわち、半導体光電陰極の
電子遮蔽層、光吸収層及び光電子放出層をそれぞれｐ型
ＡｌＮ、ｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎ及びｐ型ＧａＮから形
成した。一方、従来の光電管としては、光電陰極を除い
て本実施例の光電管とほぼ同様に構成した。すなわち、
光電陰極の光吸収層をＣｓＴｅから形成した。これらの
光電管に対して短波長の光を照射することにより、それ
ぞれの量子効率を測定した。The photocell of the present invention was constructed in exactly the same manner as the phototube of this example. That is, the electron blocking layer, the light absorption layer, and the photoelectron emission layer of the semiconductor photocathode were formed of p-type AlN, p-type Ga 0.6 Al 0.4 N, and p-type GaN, respectively. On the other hand, the conventional phototube was constructed in substantially the same manner as the phototube of this example except for the photocathode. That is,
The light absorption layer of the photocathode was formed from CsTe. The quantum efficiency of each of these phototubes was measured by irradiating them with light of a short wavelength.
【００７７】図８に、本発明の光電管と従来の光電管と
の各分光感度特性を示す。このグラフによれば、波長約
２００ｎｍ〜約３５０ｎｍの光に対しては、本発明の光
電管が従来の光電管よりも大きい量子効率を得ることが
わかる。ここで、本発明の光電管に用いたサファイア製
の基板は、波長約２００ｎｍの光に対して極小の透過率
を有する。そのため、本発明の光電管は透過型に配置さ
れた半導体光電陰極を有するので、短波長側の分光感度
特性が基板の光学的特性によって大きな制限を受けてい
る。FIG. 8 shows the spectral sensitivity characteristics of the phototube of the present invention and the conventional phototube. According to this graph, it is understood that the phototube of the present invention obtains higher quantum efficiency than the conventional phototube for light having a wavelength of about 200 nm to about 350 nm. Here, the substrate made of sapphire used for the phototube of the present invention has a minimum transmittance for light having a wavelength of about 200 nm. Therefore, since the phototube of the present invention has the semiconductor photocathode arranged in the transmission type, the spectral sensitivity characteristic on the short wavelength side is greatly limited by the optical characteristic of the substrate.
【００７８】第３実施例 本実施例は、上記第１実施例とほぼ同様にして構成され
ており、いわゆる反射型として配置された半導体光電陰
極を有する光電管である。 Third Embodiment This embodiment is a photoelectric tube having a semiconductor photocathode arranged as a so-called reflection type, which is constructed in substantially the same manner as the first embodiment.
【００７９】図９及び図１０に示すように、本実施例の
光電管１０は、上記第１実施例の光電管１０とほぼ同様
して構成されている（図１及び図２参照）。ただし、半
導体光電陰極３０における基板３２と光吸収層３４との
間には、上記第２実施例の半導体光電陰極３０と同様に
して、電子遮蔽層３７が介在して形成されている。すな
わち、電子遮蔽層３７は、基板３２の全表面領域上にエ
ピタキシャル成長したｐ型ＡｌＮから形成されている。
この電子遮蔽層３７は、層厚約７５ｎｍを有しており、
ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度１×１０18
ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3でドープされている。As shown in FIGS. 9 and 10, the photocell 10 of this embodiment is constructed in substantially the same manner as the phototube 10 of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2). However, an electron blocking layer 37 is formed between the substrate 32 and the light absorption layer 34 of the semiconductor photocathode 30 in the same manner as the semiconductor photocathode 30 of the second embodiment. That is, the electron blocking layer 37 is formed of p-type AlN epitaxially grown on the entire surface region of the substrate 32.
The electron blocking layer 37 has a layer thickness of about 75 nm,
Mg or Zn as the p-type dopant has a concentration of 1 × 10 18
It is doped at cm −3 to 5 × 10 18 cm −3 .
【００８０】ここで、半導体光電陰極３０のエネルギー
ダイアグラムには、上記第２実施例の半導体光電陰極３
０と同様にして、伝導体ＥC が、電子遮蔽層３７から光
吸収層３４及び光電子放出層３５を介して表面層３６に
向かって低下するエネルギー準位を有して形成されてい
る（図７参照）。Here, the energy diagram of the semiconductor photocathode 30 shows the semiconductor photocathode 3 of the second embodiment.
Similarly to 0, the conductor E C is formed with an energy level that decreases from the electron blocking layer 37 through the photoabsorption layer 34 and the photoelectron emission layer 35 toward the surface layer 36 (FIG. 7).
【００８１】なお、このような構成によれば、本実施例
の半導体光電陰極３０は上記第２実施例とほぼ同様な製
造方法に基づいて形成される。ただし、基板３２、電子
遮蔽層３７、光吸収層３４及び光電子放出層３５をそれ
ぞれ矩形状に成形し、基板３２の底部に支持板３１を接
着するとともに、基板３２及びコンタクト層３３の側部
に支持台５０を接着した後に、真空容器２０の内部に設
置する。この後に、光電子放出層３５上に表面層３６を
形成し、真空容器２０の内部を高真空に封止して半導体
光電陰極３０を完成する。According to this structure, the semiconductor photocathode 30 of this embodiment is formed according to the manufacturing method similar to that of the second embodiment. However, the substrate 32, the electron blocking layer 37, the light absorption layer 34, and the photoelectron emission layer 35 are each formed in a rectangular shape, the support plate 31 is bonded to the bottom portion of the substrate 32, and the side portions of the substrate 32 and the contact layer 33 are formed. After adhering the support base 50, the support base 50 is installed inside the vacuum container 20. After that, the surface layer 36 is formed on the photoelectron emission layer 35, and the inside of the vacuum container 20 is sealed in a high vacuum to complete the semiconductor photocathode 30.
【００８２】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【００８３】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、真空容器
２０を透過した光子が半導体光電陰極３０の内部に表面
層３６側から入射すると、この光子が光電子放出層３５
のバンドギャップエネルギーよりも大きいエネルギーを
有する場合、光子の一部は光電子放出層３５で吸収され
るが、光子の大部分は光電子放出層３５を透過して光吸
収層３４に吸収される。すなわち、光電子吸収層３５に
よる光子の吸収量を抑制するために、光電子吸収層３５
の層厚は約１０ｎｍに調整して設定されている。When a voltage is applied from the external power source to the semiconductor photocathode 30 and the anode 40 via the lead pins 51 and 52, an electric field is generated from the anode 40 toward the semiconductor photocathode 30. When the photons transmitted through the vacuum container 20 enter the inside of the semiconductor photocathode 30 from the surface layer 36 side after the preparation as described above, the photons emit the photoelectron emission layer 35.
If it has an energy larger than the bandgap energy of, the photons are partially absorbed in the photoelectron emission layer 35, but most of the photons pass through the photoelectron emission layer 35 and are absorbed in the photoabsorption layer 34. That is, in order to suppress the amount of photons absorbed by the photoelectron absorption layer 35, the photoelectron absorption layer 35
The layer thickness of is adjusted to about 10 nm and set.
【００８４】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が、伝導帯ＥC に励起し
て自由電子になる。光吸収層３４と電子遮蔽層３７との
間にエネルギー障壁が存在していることから、このよう
に生成した光電子ｅ- は、電子遮蔽層３７側に拡散また
はドリフトすることなく、光吸収層３４から光電子放出
層３５を介して表面層３６に向かって低下する伝導帯Ｅ
C に沿って拡散またはドリフトし、表面層３６による負
の電子親和力作用に基づいて真空中に放出される。こう
して放出された光電子ｅ- は、陽極４０から半導体光電
陰極３０に向かう電界によって加速されて飛行し、陽極
４０に受容されて外部電流計によって検出される。Therefore, in the light absorption layer 34, the electron e − located in the valence band E V is excited in the conduction band E C to become a free electron. Since the energy barrier exists between the light absorption layer 34 and the electron shielding layer 37, the photoelectrons e − thus generated are not diffused or drifted to the electron shielding layer 37 side, and the light absorption layer 34 is not absorbed. From the electron emission layer 35 toward the surface layer 36 through the conduction band E
It diffuses or drifts along C and is emitted into the vacuum due to the negative electron affinity effect of the surface layer 36. The photoelectrons e − thus emitted are accelerated and fly by the electric field from the anode 40 toward the semiconductor photocathode 30, and are received by the anode 40 and detected by the external ammeter.
【００８５】したがって、本実施例の光電管は、上記第
２実施例の光電管とほぼ同様な動作特性を発揮する。Therefore, the phototube of this embodiment exhibits substantially the same operating characteristics as the phototube of the second embodiment.
【００８６】第４実施例 本実施例は、上記第２実施例とほぼ同様にして構成され
ており、いわゆる透過型として配置された半導体光電陰
極を有する光電管である。 Fourth Embodiment This embodiment is a photoelectric tube having a semiconductor photocathode arranged as a so-called transmissive type, which is constructed in substantially the same manner as the second embodiment.
【００８７】図１１及び図１２に示すように、本実施例
の光電管１０は、上記第２実施例の光電管１０とほぼ同
様して構成されている（図５及び図６参照）。ただし、
半導体光電陰極３０における基板３２と光吸収層３４と
の間には、上記第１実施例の半導体光電陰極３０と同様
にして、コンタクト層３３が介在して形成されている。
すなわち、コンタクト層３３は、基板３２の全表面領域
上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成されて
いる。このコンタクト層３３は、上記第１実施例の場合
よりも薄膜化して層厚約１０ｎｍを有しており、ｐ型ド
ーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度約５×１０18ｃｍ
-3でドープされている。As shown in FIGS. 11 and 12, the phototube 10 of this embodiment is constructed in substantially the same manner as the phototube 10 of the second embodiment (see FIGS. 5 and 6). However,
A contact layer 33 is formed between the substrate 32 and the light absorption layer 34 in the semiconductor photocathode 30 similarly to the semiconductor photocathode 30 of the first embodiment.
That is, the contact layer 33 is formed of p-type GaN epitaxially grown on the entire surface region of the substrate 32. The contact layer 33 is thinner than that of the first embodiment and has a layer thickness of about 10 nm, and the concentration of Mg or Zn as a p-type dopant is about 5 × 10 18 cm 2.
-3 is doped.
【００８８】ここで、半導体光電陰極３０のエネルギー
ダイアグラムには、上記第１実施例の半導体光電陰極３
０と同様にして、伝導体ＥC が、光吸収層３４から光電
子放出層３５を介して表面層３６に向かって低下するエ
ネルギー準位を有して形成されている（図３参照）。Here, the energy diagram of the semiconductor photocathode 30 shows the semiconductor photocathode 3 of the first embodiment.
Similarly to 0, the conductor E C is formed with an energy level that decreases from the light absorption layer 34 through the photoelectron emission layer 35 toward the surface layer 36 (see FIG. 3).
【００８９】なお、このような構成によれば、本実施例
の半導体光電陰極３０は上記第１実施例とほぼ同様な製
造方法に基づいて形成される。ただし、基板３２、コン
タクト層３３、光吸収層３４及び光電子放出層３５をそ
れぞれ円形状に成形し、基板３２の側部を真空容器２０
の側壁端部に接合するとともに、コンタクト層３３の表
面と光吸収層３４の側部とに配線層５３を接触させる。
この後に、光電子放出層３５上に表面層３６を形成し、
真空容器２０の内部を高真空に封止して半導体光電陰極
３０を完成する。According to this structure, the semiconductor photocathode 30 of this embodiment is formed according to the manufacturing method similar to that of the first embodiment. However, the substrate 32, the contact layer 33, the light absorption layer 34, and the photoelectron emission layer 35 are each formed into a circular shape, and the side portion of the substrate 32 is placed in the vacuum container 20.
The wiring layer 53 is brought into contact with the surface of the contact layer 33 and the side portion of the light absorption layer 34 while being joined to the end portion of the side wall of the wiring layer 53.
After that, a surface layer 36 is formed on the photoelectron emission layer 35,
The inside of the vacuum container 20 is sealed in a high vacuum to complete the semiconductor photocathode 30.
【００９０】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【００９１】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、半導体光
電陰極３０の基板３２を透過した光子が半導体光電陰極
３０の内部に入射すると、この光子が吸収層３４のバン
ドギャップエネルギーよりも大きいエネルギーを有する
場合、光子の一部はコンタクト層３３で吸収されるが、
光子の大部分はコンタクト層３３を透過して光吸収層３
４に吸収される。すなわち、コンタクト層３３による光
子の吸収量を抑制するために、コンタクト層３３の層厚
は約１０ｎｍに調整して設定されている。When a voltage is applied to the semiconductor photocathode 30 and the anode 40 from the external power source via the lead pins 51 and 52, an electric field is generated from the anode 40 toward the semiconductor photocathode 30. When the photons transmitted through the substrate 32 of the semiconductor photocathode 30 enter the inside of the semiconductor photocathode 30 after such preparation, if the photons have energy larger than the bandgap energy of the absorption layer 34, the photon Part of is absorbed by the contact layer 33,
Most of the photons pass through the contact layer 33 and the light absorption layer 3
It is absorbed by 4. That is, in order to suppress the amount of photons absorbed by the contact layer 33, the layer thickness of the contact layer 33 is adjusted and set to about 10 nm.
【００９２】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が伝導帯ＥC に励起して
自由電子になる。このように生成した光電子ｅ- は、光
吸収層３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に
向って低下する伝導帯ＥC に沿って拡散またはドリフト
し、表面層３６による負の電子親和力作用に基づいて真
空中に放出される。こうして放出された光電子ｅ- は、
陽極４０から半導体光電陰極３０に向かう電界によって
加速されて飛行し、陽極４０に受容されて外部電流計に
よって検出される。Therefore, in the light absorption layer 34, the electron e − located in the valence band E V is excited in the conduction band E C and becomes a free electron. The photoelectrons e − thus generated diffuse or drift along the conduction band E C that decreases from the photoabsorption layer 34 toward the surface layer 36 via the photoelectron emission layer 35, and the surface layer 36 has a negative electron affinity. It is released into the vacuum based on the action. The photoelectron e − thus emitted is
It is accelerated by an electric field from the anode 40 toward the semiconductor photocathode 30 and flies, and is received by the anode 40 and detected by an external ammeter.
【００９３】したがって、本実施例の光電管は、上記第
１実施例の光電管とほぼ同様な動作特性を発揮する。Therefore, the phototube of this embodiment exhibits substantially the same operating characteristics as the phototube of the first embodiment.
【００９４】なお、本発明は上記諸実施例に限られるも
のではなく、種々の変形を行うことが可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but various modifications can be made.
【００９５】例えば、上記諸実施例においては、半導体
光電陰極の光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-XＡｌXＮ（０
＜ｘ＜１）の組成としてｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎを用い
ている。しかしながら、光吸収層をエピタキシャル成長
させる際に、各原料ガスＧａ（ＣＨ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ
3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5Ｈ5）2 またはＺｎ（ＣＨ
3 ）2 の流量を調整することにより、ｐ型Ｇａ1-XＡｌX
Ｎ（０＜ｘ＜１）の組成を種々に設定することができ
る。そのため、この半導体光電陰極の分光感度特性は、
ＡｌＮとＧａＮとの合金であるＧａ1-XＡｌXＮの組成に
対応して、長波長吸収端を波長範囲約２００ｎｍ〜約３
５０ｎｍで変化させることにより、調整を受けることに
なる。For example, in the above embodiments, the p-type Ga 1-x Al x N (0
P-type Ga 0.6 Al 0.4 N is used as the composition of <x <1). However, when epitaxially growing the light absorption layer, each source gas Ga (CH 3 ) 3 , Al (CH
3 ) 3 , NH 3 and Mg (C 5 H 5 ) 2 or Zn (CH
3 ) By adjusting the flow rate of 2 , p-type Ga 1-X Al X
The composition of N (0 <x <1) can be variously set. Therefore, the spectral sensitivity characteristics of this semiconductor photocathode are
Corresponding to the composition of Ga 1-x Al x N, which is an alloy of AlN and GaN, the long-wavelength absorption edge has a wavelength range of about 200 nm to about 3
Adjustment will be made by changing at 50 nm.
【００９６】[0096]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体光電陰極においては、ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜
ｘ＜１）からなる光吸収層上に、ｐ型ＧａＮからなる光
電子放出層と、アルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層とが順次積層して形成されている。ここで、光電
子放出層を構成するｐ型ＧａＮは光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギー
を有している。さらに、表面層を構成するアルカリ金属
またはその酸化物は、光電子放出層の伝導帯よりも低い
真空準位を有している。そのため、エネルギーダイアグ
ラムにおける伝導帯は、光吸収層から光電子放出層を介
して表面層に向かって低下するエネルギー準位を有して
形成されている。As described above in detail, in the semiconductor photocathode of the present invention, p-type Ga 1-x Al x N (0 <
A photoelectron emission layer made of p-type GaN and a surface layer made of an alkali metal or an oxide thereof are sequentially laminated on the light absorption layer made of x <1). Here, the p-type GaN forming the photoelectron emission layer has a bandgap energy smaller than that of the light absorption layer. Further, the alkali metal or its oxide forming the surface layer has a vacuum level lower than the conduction band of the photoelectron emitting layer. Therefore, the conduction band in the energy diagram is formed with an energy level that decreases from the light absorption layer to the surface layer through the photoelectron emission layer.
【００９７】これにより、半導体光電陰極の内部に入射
した光子は、所定のエネルギーを有する場合、光吸収層
に吸収される。このとき、光吸収層の価電子帯に位置し
ていた電子は、伝導帯に励起して自由電子になるので、
光吸収層から光電子放出層に向かって低下する伝導帯に
沿って拡散またはドリフトする。このように光吸収層か
ら光電子放出層に拡散またはドリフトしてきた光電子
は、表面層の負の電子親和力作用に基づいて真空中に放
出される。As a result, the photon incident on the inside of the semiconductor photocathode is absorbed by the light absorption layer when it has a predetermined energy. At this time, the electrons located in the valence band of the light absorption layer are excited in the conduction band to become free electrons.
It diffuses or drifts along the conduction band that decreases from the light absorption layer toward the photoemission layer. The photoelectrons that have diffused or drifted from the photoabsorption layer to the photoelectron emission layer in this way are emitted into the vacuum based on the negative electron affinity action of the surface layer.
【００９８】ここで、光電子放出層は、ｐ型ＧａＮから
形成されていることから、光吸収層と異なってＡｌを組
成に含まないので、光吸収層と比較して酸化しにくい。
このような光電子放出層によって光吸収層の表面は被覆
されているので、容易に酸化しなくなる。そのため、光
電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層を形成することにより、光電子放出層表面の仕事
関数が十分に低減するので、表面層による負の電子親和
力作用を得ることができる。Here, since the photoelectron emission layer is formed of p-type GaN, unlike the photoabsorption layer, it does not contain Al in its composition, and is therefore less likely to be oxidized than the photoabsorption layer.
Since the surface of the light absorption layer is covered with such a photoelectron emission layer, it is not easily oxidized. Therefore, by forming a surface layer made of an alkali metal or its oxide on the photoelectron emission layer, the work function of the surface of the photoelectron emission layer is sufficiently reduced, so that a negative electron affinity action by the surface layer can be obtained. .
【００９９】したがって、本発明によれば、量子効率が
向上するとともに、長波長吸収端がシャープ化されるの
で、いわゆるソーラ・ブラインドとして高感度化を達成
した半導体光電陰極を提供することができる。Therefore, according to the present invention, the quantum efficiency is improved and the long wavelength absorption edge is sharpened, so that it is possible to provide a semiconductor photocathode that achieves high sensitivity as a so-called solar blind.
【０１００】また、本発明の第１の光電管においては、
真空容器の内部に、本発明の半導体光電陰極と陽極とが
対向配置して収容されている。本発明の第２の光電管に
おいては、真空容器の窓部として本発明の半導体光電陰
極の基板が設置され、真空容器の内部に陽極が半導体光
電陰極と対向配置して収容されている。これらの半導体
光電陰極と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽
極から半導体光電陰極に向かって発生する。ここで、半
導体光電陰極の内部に光子が所定のエネルギーを有して
入射すると、この光子は光吸収層に吸収される。このと
き、前述した本発明の半導体光電陰極の作用にしたがっ
て、表面層から真空中に放出された光電子は、陽極と半
導体光電陰極との間の電界によって加速されて飛行し、
陽極に受容されて検出される。In the first photocell of the present invention,
The semiconductor photocathode of the present invention and the anode are arranged to face each other inside a vacuum container. In the second phototube of the present invention, the substrate of the semiconductor photocathode of the present invention is installed as the window portion of the vacuum container, and the anode is housed inside the vacuum container so as to face the semiconductor photocathode. When a voltage is applied to these semiconductor photocathode and anode, an electric field is generated from the anode toward the semiconductor photocathode. Here, when a photon is incident on the inside of the semiconductor photocathode with a predetermined energy, the photon is absorbed by the light absorption layer. At this time, according to the action of the semiconductor photocathode of the present invention described above, the photoelectrons emitted from the surface layer into the vacuum fly by being accelerated by the electric field between the anode and the semiconductor photocathode,
It is received by the anode and detected.
【０１０１】したがって、本発明によれば、量子効率が
向上するとともに、長波長吸収端がシャープ化されるの
で、いわゆるソーラ・ブラインドとして高感度化を達成
した光電管を提供することができる。Therefore, according to the present invention, since the quantum efficiency is improved and the long wavelength absorption edge is sharpened, it is possible to provide a photocell having a high sensitivity as a so-called solar blind.
【図１】本発明の光電管に係る第１実施例の構成を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a first embodiment of the phototube of the present invention.
【図２】図１の光電管の構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the phototube of FIG.
【図３】図１の半導体光電陰極における光電子の放出過
程を示すエネルギーダイアグラムである。FIG. 3 is an energy diagram showing a photoelectron emission process in the semiconductor photocathode of FIG.
【図４】図１の光電管における分光感度特性を示すグラ
フである。FIG. 4 is a graph showing the spectral sensitivity characteristics of the phototube of FIG.
【図５】本発明の光電管に係る第２実施例の構成を示す
斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a second embodiment of the phototube of the present invention.
【図６】図５の光電管の構造を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing the structure of the photoelectric tube of FIG.
【図７】図５の半導体光電陰極における光電子の放出過
程を示すエネルギーダイアグラムである。7 is an energy diagram showing a process of emitting photoelectrons in the semiconductor photocathode of FIG.
【図８】図５の光電管における分光感度特性を示すグラ
フである。8 is a graph showing the spectral sensitivity characteristics of the phototube of FIG.
【図９】本発明の光電管に係る第３実施例の構成を示す
斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of a third embodiment of the phototube of the present invention.
【図１０】図９の光電管の構造を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing the structure of the photoelectric tube of FIG.
【図１１】本発明の光電管に係る第４実施例の構成を示
す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of a fourth embodiment of the phototube of the present invention.
【図１２】図１１の光電管の構造を示す断面図である。12 is a cross-sectional view showing the structure of the phototube of FIG.
１０…光電管、２０…真空容器、３０…半導体光電陰
極、３２…基板、３３…コンタクト層、３４…光吸収
層、３５…光電陰極、３６…表面層、３７…電子遮蔽
層、４０…陽極。Reference numeral 10 ... Phototube, 20 ... Vacuum container, 30 ... Semiconductor photocathode, 32 ... Substrate, 33 ... Contact layer, 34 ... Light absorption layer, 35 ... Photocathode, 36 ... Surface layer, 37 ... Electron shielding layer, 40 ... Anode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渭原 常夫 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tsuneo Uehara 1126-1 Nonomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
Claims (7)
放出する半導体光電陰極において、 ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）から形成され、前
記入射光を吸収して前記光電子を励起させる光吸収層
と、 この光吸収層上にｐ型ＧａＮから形成され、前記光電子
を当該光吸収層からドリフトさせる光電子放出層と、 この光電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物か
ら形成され、前記光電子を当該光電子放出層からドリフ
トさせて外部に放出する表面層とを備えることを特徴と
する半導体光電陰極。1. A semiconductor photocathode that emits photoelectrons excited by receiving incident light, is formed of p-type Ga 1 -X Al X N (0 <x <1), and absorbs the incident light to obtain the photoelectrons. And a photoelectron emission layer formed of p-type GaN on the photoabsorption layer for drifting the photoelectrons from the photoabsorption layer, and an alkali metal or an oxide thereof on the photoelectron emission layer. And a surface layer for drifting the photoelectrons from the photoelectron emission layer to emit the photoelectrons to the outside.
板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の
半導体光電陰極。2. The semiconductor photocathode according to claim 1, wherein the light absorption layer is formed on a substrate made of sapphire.
型ＧａＮからなるコンタクト層が介在して形成されてい
ることを特徴とする請求項２記載の半導体光電陰極。3. A p layer is provided between the substrate and the light absorption layer.
The semiconductor photocathode according to claim 2, wherein a contact layer made of type GaN is interposed.
該光吸収層のバンドギャップエネルギーよりも大きいバ
ンドギャップエネルギーを有するｐ型の半導体材料から
なる電子遮蔽層が介在して形成されていることを特徴と
する請求項２記載の半導体光電陰極。4. An electron blocking layer made of a p-type semiconductor material having a bandgap energy larger than the bandgap energy of the light absorption layer is interposed between the substrate and the light absorption layer. The semiconductor photocathode according to claim 2, wherein
を特徴とする請求項４記載の半導体光電陰極。5. The semiconductor photocathode according to claim 4, wherein the semiconductor material is p-type AIN.
保持する真空容器と、 この真空容器の内部に設置された請求項１ないし請求項
５のいずれか一つに記載の半導体光電陰極と、 この半導体光電陰極の前記光電子放出層側の表面に対向
して前記真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰
極の電位よりも高い電位を保持する陽極とを備えること
を特徴とする光電管。6. A vacuum container for transmitting the incident light and maintaining a high vacuum inside the semiconductor container, and the semiconductor photocathode according to claim 1, which is installed inside the vacuum container. And a positive electrode which is installed inside the vacuum container so as to face the surface of the semiconductor photocathode on the photoelectron emission layer side and which holds an electric potential higher than the electric potential of the semiconductor photocathode. .
に記載の半導体光電陰極と、 この半導体光電陰極の前記基板を前記入射光の窓部とし
て用いて当該半導体光電陰極の前記光電子放出層側を内
部に格納し、内部を高真空に保持する真空容器と、 前記半導体光電陰極の前記光電子放出層側の表面に対向
して前記真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰
極の電位よりも高い電位を保持する陽極とを備えること
を特徴とする光電管。7. The semiconductor photocathode according to any one of claims 1 to 5, and the photoelectron emission of the semiconductor photocathode using the substrate of the semiconductor photocathode as a window for the incident light. A vacuum container that stores the layer side inside and holds the inside in a high vacuum, and is installed inside the vacuum container facing the photoelectron emission layer side surface of the semiconductor photocathode, and the potential of the semiconductor photocathode. A photoelectric tube, comprising: an anode that holds a higher potential than that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23131794A JPH0896705A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Semiconductor photoelectric cathode and photoelectric tube |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23131794A JPH0896705A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Semiconductor photoelectric cathode and photoelectric tube |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0896705A true JPH0896705A (en) | 1996-04-12 |
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|---|---|---|---|
| JP23131794A Pending JPH0896705A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Semiconductor photoelectric cathode and photoelectric tube |
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| Country | Link |
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