JPH09213203A

JPH09213203A - 光電面及びそれを用いた光電変換管

Info

Publication number: JPH09213203A
Application number: JP2011196A
Authority: JP
Inventors: Minoru Aragaki; 実新垣; Yasushi Watase; 泰志渡瀬
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: JP3615856B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短波長限界が変化できる高感度な光電面とそ
れを用いた光電変換管を提供することを目的とする。【解決手段】ガラス面板（１０）上にはIn_x'(Al_yGa
_1-y)_1-x'Asからなる窓層（３１）が反射防止膜（２０）
を介して密着するように設けられている。窓層（３１）
上には、窓層（３１）と格子整合したIn_xGa_1-xAsからな
る活性層（３２）が、0＜x'=x＜0.18,0＜y＜1の範囲で
もって形成されている。また、活性層（３２）上面中央
部にはＣｓ₂Ｏからなる表面層（３３）と、活性層（３
２）上面端部にはＣｒからなる電極（５０）とが形成さ
れている。この構成によれば、窓層（３１）と活性層
（３２）とが格子整合しながら短波長限界が変化でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体からなる光電面及びそれを用いた光電変換管に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】極微弱光を検出する光電変換管に用いる
光電面として、GaAsのようなＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた以下のものが知られている。まず、特開昭５１
−７３３７９号公報で開示された光電面は、AlGaAsによ
って形成されて検出対象となる被検出光より短波長以下
の光を遮断する窓層と、GaAsによって形成されて光励起
により光電子を発生させる活性層とを備え、AlGaAs窓層
に反射防止膜を介してガラス面板を熱圧着して支持され
ている。ＵＳＰＡＴ３７６９５３６号公報に開示された
光電面では、ガラス面板に支持された光電面が、(Al,G
a,In)及び(P,As,Sb)の各物質群から少なくとも１つの物
質を選択することによって活性層によって構成されてい
る。さらに、C.Piaget et al.,ACTA ELECTRONICA,20,4,
1977,333に開示された光電面は、活性層がIn_xGa_1-xAs(x
=0.2)により構成されており、GaAsからなる活性層の場
合と比べて、活性層内で被検出光よりも長波長の光が遮
断されるときの閾値波長（以下「長波長限界」という）
が大きくなっている。また、特開昭４９−１１４６８９
号公報に開示された光電面では、Ga_1-yAl_yAsからなる化
合物半導体基板上にIn_xGa_1-xAsにからなる活性層が形成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような活性層と窓層との組合わせの光電面では、両者の
界面に格子不整が全て存在するので界面に結晶欠陥が生
じ、それが活性層中へ伝搬することによって活性層の品
質が大幅に低下する。活性層内で被検出光を吸収して発
生した光電子は結晶欠陥部で再結合してその拡散長が短
くなるので、その結果、光電面の感度は低下する。実
際、上記のような光電面が組込まれた光電子増倍管の感
度は、結晶欠陥が存在しない場合と比べて大幅に低下す
る。特に、活性層に結晶欠陥が存在する光電面を備えた
画像増強管では、クロスハッチパターンような画像が信
号出力に現れ、その画像特性の低下は著しい。

【０００４】ところで、特開平５−２６６８５７号公報
に開示された光電面は、Al_1-yIn_yAsからなる窓層とIn_xG
a_1-xAs(x≦0.2)からなる活性層とから構成されており、
Al_1- _yIn_yAs窓層の原子組成比yを所定の値に正確に固定
させることによって、Al_1-yIn_yAs窓層とIn_xGa_1-xAs活性
層とが格子整合している。しかしながら、In_xGa_1-xAs活
性層の原子組成比xとAl_1-yIn_yAs窓層の原子組成比yとは
互いに独立して変化できないので、一方の原子組成比が
決まると他方の原子組成比が一義的に決まってしまう。
よって、窓層内で被検出光よりも短波長の光が遮断され
るときの閾値波長（以下「短波長限界」という）も一義
的に決まってしまう。

【０００５】そこで本発明者は、窓層と活性層との間に
格子不整がほとんど存在しない材料構成について種々の
組合わせを検討した結果、特開平４−３２４２２７号公
報に単に開示されただけのAlGaInAsからなる窓層とIn_xG
a_1-xAsからなる活性層を用いることによって、上記問題
点を本質的に解決できることを見出した。本発明は、係
る知見に基づき完成されたもので、AlGaInAsからなる窓
層がIn_xGa_1-xAsからなる活性層と格子整合したまま、窓
層の原子組成比に応じて短波超限界が変わる高感度な光
電面、及びそれを用いた光電変換管を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光電面は、
ガラス面板上に、検出対象である被検出光の反射防止膜
を介して密着するように設けられた光電面において、反
射防止膜上にIn_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'Asによって形成され、
検出対象となる被検出光よりも短波長の光を遮断する窓
層と、窓層よりもバンドギャップエネルギが小さいIn_xG
a_1-xAsによって窓層上に形成され、被検出光を吸収して
光電子を発生させる活性層とを少なくとも備えた光電面
であって、活性層の原子組成比xが0＜x＜0.18の範囲で
窓層の原子組成比x'とほぼ等しく、窓層の原子組成比y
の範囲が0＜y＜1であることを特徴とする。これによっ
て、短波超限界を決める窓層の原子組成比が変化して
も、それとほぼ格子整合した活性層内の結晶欠陥は抑制
されている。

【０００７】本発明の光電変換管は、光電面と、光電面
を内部に収容するように、ガラス面板を側壁端部に支持
して内部が真空状態に保たれた真空管と、真空管内部に
設置され、光電面に対して正の電圧を保持する陽極とを
備える。これによって、光の信号を光電子の信号に変換
できる。

【０００８】また、光電面と陽極との間には光電面から
放出された光電子を２次電子増倍する増倍手段が備えら
れていることを特徴とする。これによって、放出された
光電子の信号を増倍させることができる。

【０００９】また、陽極は被検出光の２次元光学像に対
応した２次元電子像を受容することによって発光する蛍
光膜であることを特徴とする。これによって、被検出光
の２次元光学像を直接観測することができる。

【００１０】また、陽極は光電面に入射した被検出光の
２次元光学像に対応した２次元電子像を受容することに
よって２次元光学像に対応した電気信号を出力する固体
撮像デバイスであることを特徴とする。これによって、
２次元光学像を電気信号に変換することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は、本発明の光電面の斜視図を一部断
面にて示したものである。ガラス面板１０上にSiO₂とSi
₃N₄とが順次積層した反射防止膜２０が、検出対象であ
る被検出光の波長に応じた膜厚でもって密着して形成さ
れている。反射防止膜上にはｐ型In_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'As
からなる厚さ0.03μｍ以上の窓層３１が、エピタキシャ
ル層として形成されている。図１の矢印で示すように、
被検出光（ｈν）がガラス面板１０から入射すると、ガ
ラス面板１０と反射防止膜２０とを減衰することなく透
過し、窓層３１内で被検出光より短波長の光を遮断して
いる。なお、窓層３１のｐ型のキャリア濃度については
厳密ではない。

【００１３】そして窓層３１上には、窓層３１よりもバ
ンドギャップエネルギが小さいｐ型In_xGa_1-xAsからなる
厚さ1〜3μｍの活性層３２が、In_xGa_1-xAs活性層３２の
原子組成比xがIn_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'As窓層３１の原子組
成比x'と等しいエピタキシャル層として形成されてお
り、窓層３１からの被検出光を吸収して光電子を発生さ
せている。なお、活性層３２内のｐ型のキャリア濃度は
1×10¹⁸cm^-3〜10×10¹⁸cm^-3である。

【００１４】ここで、本発明者はIn_xGa_1-xAs活性層xの
値を変えて活性層の分光感度を測定した。図２はxを0か
ら0.16と変化させたとき、GaAs基板上にあるIn_xGa_1-xAs
活性層の分光感度を求めた実験結果である。図２に示す
結果から、xの値を0.08,0.12,0.16の場合における分光
感度の長波長限界が約0.94μｍ、約0.97μｍ、約1μｍ
と変化するだけでなく、長波長側の放射感度が著しく低
下することが明らかとなった。これは、xが大きくなる
につれてIn_xGa_1-xAs活性層の伝導帯の底にある光電子の
ポテンシャルエネルギが真空準位程度まで低下し、もし
x≧0.18にすると真空準位より低くなって、電子親和力
が正となり、その場合の放射感度測定が測定系の雑音に
よって阻害されるからである。

【００１５】また、本発明者はIn_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'As窓
層３１及びIn_xGa_1-xAs活性層３２の原子組成比x,x',yに
関し、x,x'をx=x'=0.18に固定してyをy=0.25,0.5,0.75
に変化させたとき、光電面の分光感度特性を測定した。
図３は各場合におけるその分光感度特性の測定結果を示
したものである。その結果から、上述したようにIn_xGa
_1-xAs活性層３２の原子組成比xによって決まる長波長限
界は約0.94μｍと一定であるのに対し、短波長限界はIn
_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'As窓層３１のyの値に応じて変化し、
それぞれ0.9μｍ,0.78μｍ,0.65μｍとなったことを見
出した。

【００１６】さらに、各場合において感度の低下がみら
れないのは、In_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'As窓層３１のx'をIn_xG
a_1-xAs活性層３２のxと等しくした結果、両者が格子整
合するからである。格子整合した窓層３１と活性層３２
との界面では、それに起因した結晶欠陥も抑制される。
よって、光電子の拡散長が大きな値になって活性層３２
内の光電子の再結合等による消滅が少なくなり、上記の
ように感度の低下はみられなくなる。ただし、両者の原
子組成比x',xが完全に一致しなくとも両者の間の格子不
整の度合いが小さければ、活性層２１を構成する格子の
内部に存在する歪応力が格子の変形によって緩和される
ので、結晶欠陥が導入されない。

【００１７】以上から、In_xGa_1-xAs活性層３２のxが、0
＜x＜0.18の範囲でIn_x'(Al_yGa_1-y)₁ _-x'As窓層３１のx'
とほぼ一致して、In_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'As窓層３１のyが
それと独立に変化できることを見出したことにより、短
波超限界が任意に変化できる高感度な光電面の材料組成
制御が先行技術の場合と比較すると非常に容易となっ
た。

【００１８】活性層３２上面中央部には、Ｃｓ₂Ｏから
なる表面層３３が均一に極薄く形成され、活性層３２上
面の仕事関数を十分低下させるので、多くの光電子が消
滅することなく表面層３３近傍に到達したときに容易に
外部に放出される。ただし、表面層３３はＣｓ₂Ｏのよ
うなアルカリ金属の酸化物に限るものではなく、アルカ
リ金属又はそのフッ化物でもよい。また、活性層３２上
面周縁部にＣｒからなる電極５０が蒸着して形成され、
活性層３２と電気的な接続ができるようにしている。

【００１９】次に、本発明の光電面を製造方法でもって
説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は図１のＡ−Ａ線断面図
を工程順に示している。

【００２０】まず、GaAsからなる半導体基板６０を用意
する。つぎに、この上にエピタキシャル成長装置（図示
せず）を用いてIn_xGa_1-xAsからなる厚さ約４μｍのバッ
ファ層６１、In_x(Al_0.5Ga_0.5)_1-xAsからなる厚さ約１μ
ｍのエッチストップ層６２、そしてｐ型の不純物が所望
量だけ導入された、In_xGa_1-xAsからなる厚さ約２μｍの
活性層３２及びIn_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'Asからなる約４μｍ
の窓層１２をの順次エピタキシャル成長させ、図４
（ａ）に示すように、ヘテロ構造を有した半導体多層膜
を作製する。

【００２１】上記工程においてバッファ層６１を設ける
のは、その上のエッチストップ層６２の結晶欠陥を減少
させるためだけでなく、GaAs半導体基板６０中の不純物
をバッファ層６１より上の層へ拡散させないためであ
る。なお、バッファ層６１は上述した（i）一定の組成
からなる層にする以外に、例えば、（ii）厚さ２μｍの
In_xGa_1-xAs層及びGaAs層を交互に積層した多層構造にし
たり、又は（iii）GaAs半導体基板６０からなだらかに
組成をIn_xGa_1-xAsまで傾斜させたいわゆるグレーデッド
層等にしたりしても同様な作用・効果が生ずる。エッチ
ストップ層６２は、後述するエッチング処理において、
エッチストップ層６２より上の層を保護するために設け
られる。また本発明では、In_xGa_1-xAs活性層３２及びIn
_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'As窓層３１をエピタキシャル成長させ
る際、上述したように両者のインジウム組成比x,x'をほ
ぼ等しくすることにより、両者の格子定数をほぼ一致さ
せ、活性層３２内の結晶欠陥を抑えるようにしている。

【００２２】その後、図４（ｂ）に示すように、In_x'(A
l_yGa_1-y)_1-x'As窓層３１の上にＣＶＤ法を用いて、Si₃N
₄及びSiO₂が被検出光の波長に応じた膜厚でもって順次
積層した反射防止膜２０を形成させる。

【００２３】そして、活性層３２の熱膨張係数に比較的
近いコーニング社の７０５６ガラス（熱膨張係数：5×1
0^-7／℃）からなるガラス面板１０を、真空中又は不活
性ガス中で約５５０℃に加熱して反射防止膜２０と熱圧
着させ、反射防止膜２０を介して多層膜をガラス面板１
０に配置させる。なお、ガラス面板１０は活性層３２の
熱膨張係数に近いものであれば特にコーニング７０５６
ガラスに限られるものではない。その後、ガラス面板１
０を室温まで冷却すると、図４（ｃ）に示すように、反
射防止膜２０はガラス面板１０と密着する。

【００２４】つぎに、この状態でもって、アンモニア及
び過酸化水素溶液を用いてGaAs半導体基板６０をエッチ
ング除去すると、エッチング除去はIn_x(Al_0.5Ga_0.5)_1-x
Asエッチストップ層６１が露出して自動的に停止する。
引続き、フッ酸又は塩酸溶液を用いてIn_x(Al_0.5Ga_0.5)
_1-xAsエッチストップ層６１をエッチング除去すると、
図４（ｄ）に示すように、エッチング除去はIn_xGa_1-xAs
活性層３２が露出して自動的に停止する。

【００２５】その後、所定のマスクを用いることによっ
てIn_xGa_1-xAs活性層３２露出面周縁部等にＣｒからなる
電極５０を蒸着装置（図示せず）内で蒸着させ、光電面
３０を電気的に接続できるようにする。最後に、In_xGa
_1-xAs活性層３２露出面を約５８０℃に加熱して清浄化
した後、Ｃｓ及びＯ₂を導入してIn_xGa_1-xAs活性層３２
露出面に表面層３３を蒸着させることによって、In_xGa
_1-xAs活性層３２露出面の仕事関数を低下させ、図４
（ｅ）に示す光電面が得られる。

【００２６】つぎに、本発明に係る光電変換管を各実施
形態毎に説明する。

【００２７】光電変換管の第１実施形態図５はいわゆるラインフォーカス型光電子増倍管の側断
面図を示したものである。図５において、内面に光電面
３０が反射防止膜を介して密着するようにして設けられ
たガラス面板１０が真空管１１の本体を構成する筒体の
一方の端部に支持されており、被検出光（ｈν）が矢印
に示すように入射される。真空管１１を構成する筒体の
他方の端部もガラスを用いて気密に封止され、真空管１
１内部を真空状態に保持している。

【００２８】真空管１１内の他方の端部には陽極４０が
設置されており、光電面３０と陽極４０との間のうち、
光電面３０寄りに光電子を収束する一対の収束電極７０
が設置され、かつ、陽極４０寄りにこの光電面３０から
放出された光電子を順次増倍するための複数段のダイノ
ード７１ａ〜７１ｈからなるダイノード部７１（増倍手
段）が曲面状の電極を多段繰り返して設置されている。
図示しないが、光電面３０、収束電極７０、ダイノード
部７１、そして陽極４０には、ブリーダ回路及び電気リ
ードを介して、光電面３０に対して正のブリーダ電圧が
陽極４０に近づくにつれて段毎に増加するように分配し
て印加されている。

【００２９】よって被検出光が光電子増倍管に入射する
と、上記光電面３０から光電子（ｅ^-）が従来と同程度
の数を保持したまま、従来より短時間で放出される。放
出された光電子は収束電極７０によって加速して収束さ
れ、第１ダイノード７１ａに入射される。入射した光電
子数に対して数倍の数の２次電子が放出され、引続き第
２ダイノード７１ｂに加速して入射する。第２ダイノー
ド７１ｂにおいても第１ダイノード７１ａと同様に入射
した電子数に対して数倍の２次電子が放出される。これ
を８回繰り返すことによって、光電面３０から放出され
た光電子は約１００万倍程度に最終的に２次電子増倍さ
れ、第８ダイノードｈから増倍して放出された２次電子
が陽極４０で集められ出力信号電流として取り出され
る。

【００３０】本実施形態では、短波超限界を決める窓層
３１の原子組成比yが変化しても感度の高い光電面３０
を用いていることから、陽極４０から最終的に出力され
る信号電流も大きくなって、従来のラインフォーカス型
光電子増倍管と比較してより微弱な被検出光を検出する
ことができる。

【００３１】光電変換管の第２実施形態図６はいわゆる近接型光電子増倍管の側断面図を示した
ものである。反射防止膜２０と光電面３０とが光電面の
実施形態と同様にされたガラス面板１０が、Inシール部
１３及びIn溜め１４からなる封止部材を用いて真空管１
１の本体を構成する筒体の上端部に封止して支持されて
おり、被検出光（ｈν）が矢印に示すように入射され
る。

【００３２】また、真空管１１の本体を構成する筒体の
下端部には、底板部１２が支持され、真空管１１を気密
に封止して真空管１１内部を真空状態に保持させてい
る。底板部１２上面では光電面３０と対向して、光電子
が打ち込まれたとき増倍作用を有しているフォトダイオ
ード４１が設置されている。このフォトダイオード４１
に接続されたステムピン５２の一端が底板部１２を貫通
して延びており、それを介してこのフォトダイオード４
１には逆バイアス電圧が印加されており、また同様にス
テムピン５２と電極５０に接続された電気リード（図示
せず）とを介して、光電面３０とフォトダイオード４１
との間に数ｋＶの電圧が印加されている。

【００３３】上記光電子増倍管に被検出光が入射する
と、光電変換管の第１実施形態に述べたように光電子
（ｅ^-）が真空管１１の内部空間へ多く放出された後、
フォトダイオード４１に加速して打ち込まれることによ
り、光電子１つに対し数１０００倍に増倍された２次電
子が生成される。そして、フォトダイオード４１内で生
成された２次電子がステムピン５２を介して出力信号と
して取り出される。

【００３４】したがって、本実施形態では短波超限界を
変化させても、光電面から光電子が従来より多く放出さ
れるので、従来の電子打ち込み型光電子増倍管に比べて
微弱光を検出できる。また、ダイノード部を必要とせ
ず、しかも、後述する静電収束型光電子増倍管と比較し
て収束電極を要しないことから、小型化が可能である。

【００３５】光電変換管の第３実施形態図７はいわゆる静電収束型光電子増倍管の側断面図を示
したものである。この光電子増倍管で第２実施形態と異
なる点は、光電面３０とフォトダイオード４１との間
に、一対の収束電極７０が設置されていることである。
そして、一対の収束電極７０と接続された各電気リード
５１ａ，ｂの一端が真空管３０側壁を貫通して延びてお
り、電気リード５１ａ，ｂを介して一対の収束電極７０
に所定の電圧を印加できるようにしている。

【００３６】本実施形態によれば、収束電極７０を用い
て光電子が収束されているので、光電面の有効面積に対
して小さいフォトダイオード４１を用いることができる
ので、高速応答が可能となる。

【００３７】光電変換管の第４実施形態図８はいわゆる画像増強管の側断面図を示したものであ
る。本実施形態は第２乃至第３実施形態と異なり、真空
管１１の本体を構成する筒体の中央には、２次元電子を
２次電子増倍できるように直径１０μｍ程度のガラス孔
を多数束ねて構成されるマイクロチャンネルプレート
（以下「ＭＣＰ」という）（増倍手段）７２が設置され
ていることである。そして、光電面３０及びＭＣＰ７２
に接続される各電気リード（図示せず）を介して、光電
面３０とＭＣＰ７２との間には＋数１００Ｖの電圧が印
加されている。また、ＭＣＰ７２と接続された各電気リ
ード５３ａ，ｂの一端が真空管１１の側壁を貫通して延
び、それらを介して、ＭＣＰ７２の上面側（以下「入力
側」という）とＭＣＰ７２の下面側（以下「出力側」と
いう）との間には増倍用の電圧が印加されている。

【００３８】また本実施形態では、真空管１１の本体を
構成する筒体の下端部にはファイバープレート４２が支
持され、その内面上に蛍光体４３（蛍光膜）が配置され
ている点において前述の実施形態とは異なる。そして、
蛍光体４３に接続された電気リード５３ｃとＭＣＰ７２
に接続された上記と別の電気リード（図示せず）を介し
て、ＭＣＰ７２に対して＋数ｋＶ程度の電圧が蛍光体４
３に印加されるようにしている。なお、第１電極５０及
び第２電極５１と接続された電気リードは図示を省略し
ている。

【００３９】したがって、画像増強管に被検出光が図８
のように入射すると、２次元光学像に対応する２次元光
電子像（ｅ^-）が光電面３０から真空管１１の内部空間
へ放出され、ＭＣＰ７２入力側に加速して入射される。
ＭＣＰ７２によって２次元光電子像は約１００万倍に２
次電子増倍され、ＭＣＰ７２の出力側から入射位置に対
応した２次元電子像が放出され、蛍光体４３に加速して
入射される。蛍光体４３上では２次元電子像に対応した
２次元画像が増強して発光表示される。２次元画像は蛍
光体４３を支持しているファイバープレート４２を通し
て外部に取り出され、観測される。

【００４０】本実施形態は短波超限界が変化しても結晶
欠陥が抑制された上記光電面３０を用いていることか
ら、従来よりも多くの２次元光電子像が放出されるの
で、蛍光体４３は増倍された２次元電子によって従来よ
り強く発光される。よって、従来の画像増強管に比較し
より微弱な２次元光学像が感度よく、かつ、結晶欠陥に
起因するクロスハッチパターンが現れることなく直接観
察され得る。

【００４１】光電変換管の第５実施形態図９はいわゆる近接型撮像管の側断面図を示したもので
ある。この撮像管では、第２実施形態におけるフォトダ
イオード４１に代えて、撮像デバイスである電荷蓄積素
子（以下「ＣＣＤ」という）４４が用いられている。図
示しないが、光電面３０とＣＣＤ４４との間には放出さ
れた光電子を増倍するための電圧が印加され、これによ
り加速された光電子がＣＣＤ４４に入射することにより
光電子像が増倍される。ＣＣＤ４４の各画素に蓄積され
る電荷は、ステムピン５４を介して時系列に外部に出力
される。

【００４２】本実施形態においても、短波長限界が変化
できる高感度な光電面３０から２次元光電子が従来より
も多く放出されることから、ＣＣＤ４４の各画素に蓄積
された増倍電子が時系列に外部に従来よりも多く出力さ
れ得る。よって、従来より２次元の微弱光現象を電気的
に検出して観測することが可能となる。また、本実施形
態は、第４実施形態に述べたように、結晶欠陥に起因す
るクロスハッチパターンを出力せずに高品質な画像特性
を得ることができる。

【００４３】なお、本発明に係る光電変換管の第１乃至
第３実施形態において、増倍手段としてダイノード又は
フォトダイオードを用いたものを説明したが、増倍手段
は上記のものに必ずしも限らず、マイクロチャンネルプ
レート等その他の増倍手段を用いてもよい。また、光電
変換管の第５実施形態において近接型撮像管を説明した
が、静電収束型撮像管などでも構わない。さらに、撮像
管の実施形態において撮像デバイスとしてＣＣＤを用い
た場合を説明したが、これに限定されるべきものではな
く位置検出機能を有する固体検出器、例えば位置検出型
のフォトダイオード等でも構わないことはもちろんであ
る。最後に、本発明の光電変換管として光電子増倍管、
画像増強管及び撮像管を説明したが、これらを備えるス
トリーク管等のその他光検出装置にも適用可能であるこ
とは言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】本発明の光電面によれば、窓層と活性層
とが格子整合しながら窓層の組成を変えることができる
ので、短波長限界が変化できる高感度な光電面が得られ
る。

【００４５】さらに、本発明の上記光電面を用いた光電
変換管によれば、短波超限界を決める窓層の原子組成比
を変えても、従来よりも微弱な光を検出できる。特に、
画像増強管や撮像管では光電面の結晶欠陥に起因したク
ロスハッチパターンを発生することなく高品質な画像が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る光電面の斜視図を一部
断面にて示した図である。

【図２】GaAs基板上にあるIn_xGa_1-xAsからなる活性層の
組成xを変化させたときの分光感度特性を示した図であ
る。

【図３】In_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'Asからなる窓層の組成yを
変化させたとき、本発明に係る光電面の分光感度特性を
示した図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線断面図について製造工程を示し
た図である。

【図５】図１の光電面を備えた光電変換管の第１実施形
態の側断面図である。

【図６】図１の光電面を備えた光電変換管の第２実施形
態の側断面図である。

【図７】図１の光電面を備えた光電変換管の第３実施形
態の側断面図である。

【図８】図１の光電面を備えた光電変換管の第４実施形
態の側断面図である。

【図９】図１の光電面を備えた光電変換管の第５実施形
態の側断面図である。

【符号の説明】

１０・・・ガラス面板、１１・・・真空管、１２・・・
底板部、１３・・・Inシール部、１４・・・In溜め、２
０・・・反射防止膜、３０・・・光電面、３１・・・窓
層、３２・・・活性層、３３・・・表面層、４０・・・
陽極、４１・・・フォトダイオード、４２・・・ファイ
バープレート、４３・・・蛍光体、４４・・・電荷蓄積
素子、５０・・・電極、５１ａ，ｂ，ｃ・・・電気リー
ド、５２、・・・ステムピン、６０・・・半導体基板、
６１・・・バッファ層、６２・・・エッチストップ層、
７０・・・収束電極、７１・・・ダイノード部、７１ａ
・・・第１ダイノード、７１ｂ・・・第２ダイノード、
７１ｃ・・・第３ダイノード、７１ｄ・・・第４ダイノ
ード、７１ｅ・・・第５ダイノード、７１ｆ・・・第６
ダイノード、７１ｇ・・・第７ダイノード、７１ｈ・・
・第８ダイノード、７２・・・マイクロチャンネルプレ
ート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス面板上に、検出対象である被検出
光の反射防止膜を介して密着するように設けられた光電
面において、反射防止膜上にIn_x'(Al_yGa_1-y)_1-x'Asによって形成さ
れ、検出対象となる被検出光よりも短波長の光を遮断す
る窓層と、前記窓層よりもバンドギャップエネルギが小さいIn_xGa
_1-xAsによって前記窓層上に形成され、前記被検出光を
吸収して前記光電子を発生させる活性層と、を少なくとも備えた光電面であって、前記活性層の原子
組成比xが0＜x＜0.18の範囲で前記窓層の原子組成比x'
とほぼ等しく、前記窓層の原子組成比yの範囲が0＜y＜1
であることを特徴とする光電面。
【請求項２】請求項１記載の光電面と、前記光電面を内部に収容するように、前記ガラス面板を
側壁端部に支持して内部が真空状態に保たれた真空管
と、前記真空管内部に設置され、前記光電面に対して正の電
圧を保持する陽極と、を備えた光電変換管。
【請求項３】前記光電面と前記陽極との間には前記光
電面から放出された光電子を２次電子増倍する増倍手段
が備えられていることを特徴とする請求項２に記載の光
電変換管。
【請求項４】前記陽極は前記被検出光の２次元光学像
に対応した２次元電子像を受容することによって発光す
る蛍光膜であることを特徴とする請求項２又は３に記載
の光電変換管。
【請求項５】前記陽極は前記光電面に入射した被検出
光の２次元光学像に対応した２次元電子像を受容するこ
とによって前記２次元光学像に対応した電気信号を出力
する固体撮像デバイスであることを特徴とする請求項２
又は３に記載の光電変換管。