JPH1196897A - 光電陰極及びそれを用いた電子管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長波長まで高い光電変換量子効率を有する光
電陰極およびこれを備える電子管を提供することを目的
とする。 【解決手段】 光電陰極１１の基本的な構造は、半導体
基板であるＧａＡｓ基板１、Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層
２、及びＣｓＯ表面層３から構成されている。ここで、
ＧａＡｓ基板１は１×１０¹⁹ｃｍ^-3のキャリヤ濃度にｐ
型ドープされている。このＧａＡｓ基板１上に、５×１
０¹⁸ｃｍ^-3のキャリヤ濃度にｐ型ドープされたＴｌ_0.5
Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２が約３μｍの厚さでエピタキシャ
ル成長により形成されている。ＧａＡｓ基板１とＴｌ
_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２の界面の格子定数はほぼ一致し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電陰極及びそれ
を用いた電子管、特に、被検出光を吸収して光電子を励
起し、これを真空中へ放出する光電陰極であって、赤外
領域に感度を有する光電陰極及びそれを用いた電子管に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＧａＡｓ，ＧａＰなどのＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の表面に、表面仕事関数を低下させ
るためにＣｓ又はＣｓＯ又はＣｓＦなどのアルカリ金属
化合物からなる表面層を塗布した、いわゆる負の電子親
和力光電陰極が知られている。このような光電陰極は、
用いる半導体のエネルギーギャップに対応した波長まで
の被検出光を吸収できるが、エネルギーギャップが小さ
くなるに従って、負の電子親和力が達成され難くなるた
め、実用上吸収できる被検出光は、波長１μｍ程度まで
が限界であった。

【０００３】そこで、さらに長波長領域に感度を有する
光電陰極として、半導体に外部より電界を与え、被検出
光により伝導帯に励起された光電子を加速し、より高い
エネルギー帯へ遷移させた後に真空中へ放出させる遷移
電子型光電陰極が知られている。これは、例えばＲ．
Ｌ．Ｂｅｌｌが発明した米国特許３，９５４，１４３号
に開示されたものがある。

【０００４】図１０は、この遷移電子型光電陰極を示す
概略断面図である。図において、半導体基板６１上に
は、被検出光を吸収するための光吸収層６２及び励起さ
れた光電子を真空中へ放出させるための電子放出層６３
が積層されている。さらに、電子放出層６３の表面に
は、５０〜１００Åの厚さの薄膜ショットキ電極６４が
形成されている。半導体基板６１の裏面に形成されたオ
ーミック電極８と、この薄膜ショットキ電極６４との間
に、電源６５によりバイアス電圧が印加される。

【０００５】このように構成された遷移電子型の光電陰
極６０では、電圧印加により、薄膜ショットキ電極６４
の側から光吸収層６２に向けて空乏層が延び、光電陰極
６０内に所定の電界が形成される。この電界により、被
検出光の入射によって発生した光電子が加速され、真空
中へ放出される。なお、薄膜ショットキ電極６４をフォ
トリソグラフィー技術を用いてパターン状に形成し、よ
り高い再現性を達成した遷移電子型光電陰極が、特表平
５−５０４６５２号公報、特開平４−２６９４１９号公
報に開示されている。

【０００６】ところで、この種の遷移電子型光電陰極で
は、図１１に示すように、ＩｎＰ半導体基板６１上に格
子不整を緩和させるために、ＩｎＡｓ_0.51Ｐ_0.49からな
る傾斜組成層６６を形成し、この傾斜組成層６６上にＩ
ｎ_0.77Ｇａ_0.23Ａｓを用いた光吸収層６７を形成した例
がある。このような構成とすることによって、最も長波
長の感度として、波長２．１μｍまでの光電子放出が報
告されている。（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３６
（１９８０）６３９）。しかしながら、この波長２．１
μｍまでの光電子放出が観測された遷移電子型光電陰極
における光電変換量子効率は、０．２％と非常に小さ
く、また室温では光電子放出は観測されず、１５０Ｋと
いう低温においてのみ光電子放出が観測されたものであ
った。

【０００７】この低い光電変換量子効率の原因は、半導
体基板６１であるＩｎＰと、光吸収層６７のＩｎ_0.77Ｇ
ａ_0.23Ａｓ、あるいは傾斜組成層６６のＩｎＡｓ_0.51Ｐ
_0.49との間の格子不整合による結晶欠陥の導入に起因し
ている。従って、ＩｎＰを半導体基板６１として用い、
Ｉｎ_xＧａ_1-xＡｓを光吸収層６７として用いる場合、両
者の格子整合条件を満たすためには、その組成はＩｎ
_0.53Ｇａ_0.47Ａｓが最もエネルギーギャップの小さなも
のとなり、波長１．７μｍまでがこの種の遷移電子型光
電陰極の実用的な限界波長となるという欠点を有してい
た。

【０００８】さらに長波長に感度を有する光電陰極を実
現するため、図１２に示すようなＧａＡｓ基板７１上
に、ＧａＡｓ基板７１と格子整合するＧａＡｓ／Ａ１Ｇ
ａＡｓ半導体多層膜からなる多重量子井戸を光吸収層７
２とした光電陰極７０が、特開平５−２３４５０１号公
報に示されている。

【０００９】図において、ＧａＡｓ基板７１上に形成さ
れた光吸収層７２上には、コンタクト層７３、ショット
キ電極７３が形成されており、ショットキ電極７３間に
はＣｓ_xＯ_y膜３が形成されている。この場合には、光吸
収層７２は従来のようにバンド間ではなく、ＧａＡｓ／
Ａ１ＧａＡｓ多重量子井戸内に形成されるサブバンド間
で行われる。従って、ＧａＡｓ／Ａ１ＧａＡｓ多重量子
井戸の膜厚、組成などを調整することにより、任意の長
波長域まで感度を有する光電陰極が実現される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多重量子井戸内に形成されるサブバンド間の光吸収
を利用した光電陰極７０は、従来のバンド間の光吸収を
利用したものと比較し、被検出光の吸収効率が低いとい
う欠点があった。従って、光電陰極の光電変換量子効率
も非常に小さなものであった。このため、今だに波長
１．７μｍより長波長の赤外領域に感度を有する光電陰
極は実用化されていないという問題点があった。

【００１１】そこで本発明は、以上のような従来の問題
点を解決するためになされたもので、Ｉｎ及びＰ又はＧ
ａ及びＡｓを主成分とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
板と、これに格子整合する組成のＴｌ、Ｇａ及びＰを主
成分とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はその混晶から
なる光吸収層を用いることにより、長波長まで高い光電
変換量子効率を有する光電陰極およびこれを備える電子
管を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、Ｉｎ及びＰ又はＧａ及びＡｓを主成分とする
第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる半導体基板
と、半導体基板上に形成され、（１）Ｔｌ、（２）Ｉｎ
及びＧａの少なくとも一方、並びに（３）Ｐ及びＡｓの
少なくとも一方を主成分とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体又はその混晶からなり、被検出光を吸収
して光電子を励起する光吸収層と、光吸収層上に形成さ
れアルカリ金属又はその酸化物又はそのフッ化物からな
り、光吸収層の表面の仕事関数を低下させる表面層とを
備えたことを特徴とする光電陰極である。

【００１３】請求項２に記載の発明は、光吸収層の格子
定数と半導体基板の格子定数との差は、半導体基板の格
子定数に対して１％以下であることを特徴とする。

【００１４】請求項３に記載の発明は、Ｉｎ及びＰ又は
Ｇａ及びＡｓを主成分とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族
化合物からなる半導体基板と、半導体基板上に形成さ
れ、（１）Ｔｌ、（２）Ｉｎ及びＧａの少なくとも一
方、並びに（３）Ｐ及びＡｓの少なくとも一方を主成分
とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はその
混晶からなり、被検出光を吸収して光電子を励起する光
吸収層と、光吸収層上に形成されＩｎ及びＰを主成分と
するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる電子放出層と、
電子放出層上に形成されアルカリ金属又はその酸化物又
はそのフッ化物からなり、電子放出層の表面の仕事関数
を低下させる表面層と、電子放出層上に形成されバイア
ス電圧を印加する電極とを備えた光電陰極であって、電
極は電子放出層とショットキ接合していることを特徴と
する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、半導体基板のエ
ネルギーギャップは、光吸収層のエネルギーギャップよ
りも大きく、且つ電子放出層のエネルギーギャップは、
光吸収層のエネルギーギャップよりも大きいことを特徴
とする。

【００１６】請求項５に記載の発明は、光吸収層の格子
定数と半導体基板の格子定数との差、及び光吸収層の格
子定数と電子放出層の格子定数との差は、それぞれ半導
体基板の格子定数に対して１％以下であることを特徴と
する。

【００１７】請求項６に記載の発明は、半導体基板のキ
ャリヤ濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3より大きく、光吸収層の
キャリヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さく、電子放出
層のキャリヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さいことを
特徴とする。

【００１８】請求項７に記載の発明は、Ｉｎ及びＰ又は
Ｇａ及びＡｓを主成分とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族
化合物からなる半導体基板と、半導体基板上に形成さ
れ、（１）Ｔｌ、（２）Ｉｎ及びＧａの少なくとも一
方、並びに（３）Ｐ及びＡｓの少なくとも一方を主成分
とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はその
混晶からなり、被検出光を吸収して光電子を励起する光
吸収層と、光吸収層上に形成されＩｎ及びＰを主成分と
する第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる電
子放出層と、電子放出層上に形成されアルカリ金属又は
その酸化物又はそのフッ化物からなり、電子放出層の表
面の仕事関数を低下させる表面層と、電子放出層の表面
がほぼ均一に露出するパターン状に形成され、Ｉｎ及び
Ｐを主成分とする第２導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体からなるコンタクト層と、コンタクト層上に形成され
バイアス電圧を印加する電極とを備えた光電陰極であっ
て、電極は、コンタクト層とオーミック接合しているこ
とを特徴とする。

【００１９】請求項８に記載の発明は、半導体基板のエ
ネルギーギャップは光吸収層のエネルギーギャップより
も大きく、且つ電子放出層のエネルギーギャップは光吸
収層のエネルギーギャップよりも大きく、且つコンタク
ト層のエネルギーギャップは光吸収層のエネルギーギャ
ップよりも大きいことを特徴とする。

【００２０】請求項９に記載の発明は、光吸収層の格子
定数と半導体基板の格子定数との差、及び光吸収層の格
子定数と電子放出層の格子定数との差は、それぞれ半導
体基板の格子定数に対して１％以下であることを特徴と
する。

【００２１】請求項１０に記載の発明は、半導体基板の
キャリヤ濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3より大きく、光吸収層
のキャリヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さく、電子放
出層のキャリヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さく、コ
ンタクト層のキャリヤ濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3より大き
いことを特徴とする。

【００２２】請求項１１に記載の発明は、被検出光が入
射する入射窓を有し、内部が真空に保持された真空容器
と、入射窓に臨んで真空容器内に収容された請求項１〜
１０のいずれか１項に記載された光電陰極と、真空容器
内に収容され、光電陰極に対して正の電位に保持された
陽極部とを備えたことを特徴とする電子管である。

【００２３】請求項１２に記載の発明は、真空容器内に
収容され、光電陰極からの光電子を二次電子増倍する電
子増倍部をさらに備えたことを特徴とする。本発明によ
れば、ＩｎＰ又はＧａＡｓを基板とし、その上に例えば
ＴｌＩｎＧａＰ又はＴｌＩｎＧａＰＡｓの混晶を光吸収
層として形成することにより、基板と格子整合を保った
ままエネルギーギャップを広い範囲で調整することが可
能となり、長波長側の限界波長を任意に調整することが
できる。さらに、本発明に係る前記光電陰極を用いた電
子管は、光電陰極からの光電子信号を電気信号に変換す
ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｐ及
びＡｓを主成分とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はそ
の混晶のエネルギーギャップ（バンドギャップエネルギ
ー）と、格子定数との関係を示したものである。この関
係は、ＡｓａｈｉらがＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ.３５（１９９６）Ｌ８７７において報告さ
れたものである。なお、図中、太い実線は直接遷移、破
線は間接遷移、細い実線は格子整合をそれぞれ示す。

【００２５】この図から明らかなように、ＧａＡｓと格
子整合させる場合にはエネルギーギャップが１ｅＶ〜
１．８ｅＶ，ＩｎＰと格子整合させる場合にはエネルギ
ーギャップが０ｅＶ〜１．３ｅＶの間で調整可能であ
る。これは被検出光の吸収波長に換算すると、それぞれ
ＧａＡｓと格子整合させる場合には０．６５μｍ〜１．
２４μｍ、ＩｎＰと格子整合させる場合には０．９２μ
ｍ〜１０μｍ以上までに対応する。

【００２６】次に、本発明の第１の実施形態による光電
陰極について、図２に基づいて説明する。本実施形態に
よる光電陰極１１の基本的な構造は、半導体基板である
ＧａＡｓ基板１、Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２、及びＣ
ｓＯ表面層３から構成されている。ここで、ＧａＡｓ基
板１は１×１０¹⁹ｃｍ^-3のキャリヤ濃度にｐ型ドープさ
れている。このＧａＡｓ基板１上に、５×１０¹⁸ｃｍ^-3
のキャリヤ濃度にｐ型ドープされたＴｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光
吸収層２が約３μｍの厚さでエピタキシャル成長により
形成されている。

【００２７】もし、ＧａＡｓ基板１とＴｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ
光吸収層２の界面に欠陥が多数存在すると、Ｔｌ_0.5Ｇ
ａ_0.5Ｐ光吸収層２内で励起された光電子はこの界面で
再結合されてしまうので、光電陰極１１の効率は著しく
低下してしまう。従って、ＧａＡｓ基板１とＴｌ_0.5Ｇ
ａ_0.5Ｐ光吸収層２の界面の格子定数はほぼ一致してい
ることが望ましい。好適には、Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収
層２の格子定数とＧａＡｓ基板１の格子定数との差は、
ＧａＡｓ基板１の格子定数に対して１％以下であること
が望ましい。

【００２８】Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２は紫外領域か
ら波長約１．２μｍまでの近赤外領域の被検出光を吸収
することができる。なお本実施形態では分子線エピタキ
シャル法（ＭＢＥ）を用いてＴｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層
２をエピタキシャル成長させたが、所望の特性のエピタ
キシャル層が得られるのであれば、その方法を問うもの
ではなく、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）など
を用いても構わないことは勿論である。

【００２９】次に、Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２を形成
したＧａＡｓ基板１を光電管（図示しない）に設置して
真空排気し、真空中で加熱して表面を清浄化した後、Ｃ
ｓとＯ₂を交互供給することによりＣｓＯ表面層３を形
成することによって、表面仕事関数を低下させ負の電子
親和力を有する光電陰極１１を作製した。なお、図２は
光電陰極１１の概略図であり、例えば、Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5
Ｐ光吸収層２はＧａＡｓ基板１に比較すると図示できな
い程薄いが、図２ではこれらの寸法は拡大されて描かれ
ている。また、本願の他の図についても同様である。

【００３０】次に、この第１の実施形態による光電陰極
１１の動作について、図２をもとに説明する。被検出光
は図２に示すようにＴｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２側から
入射し、Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２内で吸収され、光
電子が励起される。励起された光電子は主として拡散に
よりＴｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２の表面まで移動する。
この時、Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２はＧａＡｓ基板１
と格子整合しており結晶欠陥が非常に少なく高品質であ
るため、光電子は再結合することなくＴｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ
光吸収層２の表面まで効率良く到達することができる。
Ｔｌ_0.5Ｇａ_{0. 5}Ｐ光吸収層２の表面まで到達した光電子
は、ＣｓＯ表面層３によって仕事関数が低下された表面
から真空中へ放出される。

【００３１】図３は、本発明の第１の実施形態による光
電陰極１１における分光感度特性として、光電変換量子
効率と波長との関係を概略的に示したものである。図３
から明らかなように、光電陰極１１は紫外領域から波長
約１．２μｍまでの近赤外領域で高い光電変換量子効率
を示した。短波長側の限界波長は０．３μｍであるが、
これは用いる光電管の入射窓の光透過特性に依存する。
また、長波長側の限界波長は約１．２μｍでこれはＴｌ
_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層２のエネルギーギャップに対応す
る。

【００３２】なお、図２に示した第１の本実施形態で
は、被測定光の入射する面と電子の放出される面が同一
の、いわゆる反射型光電陰極を例に説明したが、本発明
はこれに限られるものではなく、被測定光の入射する面
と電子の放出される面が異なる、いわゆる透過型光電陰
極にも適用可能であることは勿論である。但し、この場
合にはＧａＡｓ基板１で０．９μｍ以下の被測定光が吸
収されるので、図３に破線で示したように感度波長領域
は０．９μｍ〜約１．２μｍまでの領域のみとなる。

【００３３】また、本実施形態では、ＧａＡｓ基板１に
格子整合する三元混晶Ｔｌ_0.5Ｇａ_{0 .5}Ｐ光吸収層２を例
に説明したが、図１から明らかなように、光吸収層をＴ
ｌ、Ｉｎ及びＧａの少なくとも一方、並びにＰ及びＡｓ
の少なくとも一方を主成分とする第１導電型のＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体又はその混晶から構成することによ
り、四元混晶、五元混晶が可能である。このような組成
を採用することにより、格子整合させたまま感度波長領
域を任意に調節することが可能である。また、各元素の
組成比も適宜調整することができる。

【００３４】次に、本発明の第２の実施形態による光電
陰極について、図４に基づいて説明する。本実施形態に
よる光電陰極１６の基本的な構造は、ＩｎＰ基板４、Ｔ
ｌ_{0. 45}Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５、ＩｎＰ電子放出
層６、ショットキ電極７、ＣｓＯ表面層３から構成され
ている。ここで、ＩｎＰ基板４は１×１０¹⁹ｃｍ^-3のキ
ャリヤ濃度にｐ型ドープされている。ＩｎＰ基板４上に
１×１０¹⁶ｃｍ^-3のキャリヤ濃度にｐ型ドープされたＴ
ｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５を約３μｍの厚さ
にエピタキシャル成長させ、その上にさらに１×１０¹⁶
ｃｍ^-3のキャリヤ濃度にｐ型ドープされたＩｎＰ電子放
出層６を０．５μｍの厚さに成長させて形成した。

【００３５】なお、好適には、ＩｎＰ基板４のキャリヤ
濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3より大きく、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5
Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５のキャリヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ
^-3より小さく、ＩｎＰ電子放出層６のキャリヤ濃度は１
×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さいことが望ましい。

【００３６】ｐ型Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層
５は、ＩｎＰ基板４、ＩｎＰ電子放出層６と格子整合す
るよう組成を調整され、またそのときのエネルギーギャ
ップは約０．６ｅＶであった。さらに、ＩｎＰ電子放出
層６にはＡｌを蒸着し、その後フォトリソグラフィーに
よりショットキ電極７をメッシュパターン状に形成し
た。ＩｎＰ基板４の裏面には、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕに
よりオーミック電極８を蒸着した。次に、このＩｎＰ基
板４を光電管（図示しない）に設置して真空排気し、真
空中で加熱して表面を清浄化した後、ＣｓとＯ₂を交互
供給することによりＣｓＯ表面層３を形成することによ
って、表面仕事関数を低下させ負の電子親和力を有する
光電陰極１６を作製した。

【００３７】もし、ＩｎＰ基板４とＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇ
ａ_0.05Ｐ光吸収層５の界面、あるいはＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5
Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５とＩｎＰ電子放出層６の間に欠陥
が多数存在すると、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収
層５内で励起された光電子はこれら界面で再結合されて
しまうので、光電陰極１６の効率は著しく低下してしま
う。従って、ＩｎＰ基板４とＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05
Ｐ光吸収層５、並びにＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸
収層５とＩｎＰ電子放出層６の格子定数は、ほぼ一致し
ていることが望ましい。

【００３８】好適には、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光
吸収層５の格子定数とＩｎＰ基板４の格子定数との差、
及びＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５の格子定数
とＩｎＰ電子放出層６の格子定数との差は、それぞれＩ
ｎＰ基板４の格子定数に対して１％以下であることが望
ましい。

【００３９】次に、この第２の実施形態による光電陰極
１６の動作について、図４に基づいて説明する。被検出
光は図４に示すようにＩｎＰ電子放出層６側から入射
し、ＩｎＰ電子放出層６を透過して、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5
Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５内で吸収され、光電子が励起され
る。励起された光電子は、バイアス電圧の印加によって
形成された電界により加速され、ＩｎＰ電子放出層６の
表面まで移動する。

【００４０】この時、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸
収層５はＩｎＰ基板４と格子整合しているので、結晶欠
陥が非常に少なく高品質であること、また同様に、Ｔｌ
_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５はＩｎＰ電子放出層
６とも格子整合しているので、界面での欠陥密度が非常
に小さいため、光電子は再結合することなくＩｎＰ電子
放出層６の表面まで効率良く到達することができる。Ｉ
ｎＰ電子放出層６の表面まで到達した光電子は、ＣｓＯ
表面層３によって仕事関数が低下された表面から真空中
へ放出される。

【００４１】図５は、本発明の第２の実施形態による光
電陰極１６における分光感度特性として、光電変換量子
効率と波長との関係を概略的に示したものである。第２
の実施形態による光電陰極１６のショットキ電極７とオ
ーミック電極８との間に所定のバイアス電圧を印加し、
光電子放出特性を測定した。その結果、光電陰極１６は
紫外領域から波長約２μｍまでの近赤外領域で高い光電
変換量子効率を示した。短波長側の限界波長は０．３μ
ｍであるが、これは用いる光電管の入射窓の光透過特性
に依存する。また、長波長側の限界波長は約２μｍであ
り、これはＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５のエ
ネルギーギャップに依存する。

【００４２】なお、本実施形態では被測定光の入射する
面と電子の放出される面が同一の、いわゆる反射型光電
陰極を例に説明したが、本願はこれに限られるものでは
なく、被測定光の入射する面と電子の放出される面が異
なる、いわゆる透過型光電陰極にも適用可能であること
は勿論である。但し、この場合にはＩｎＰ基板４で０．
９５μｍ以下の被測定光が吸収されるので、図５に破線
で示すように感度波長領域は０．９５μｍ〜約２μｍま
での領域のみとなる。また、本実施形態では、ＩｎＰ基
板４に格子整合する光吸収層をＴｌＧａＩｎＰ四元混晶
のエネルギーギャップが０．６ｅＶのものを例に説明し
たが、光吸収層はこれに限られるものではなく格子整合
を保ったまま任意のエネルギーギャップに調整可能であ
る。

【００４３】なお、好適には、ＩｎＰ基板４のエネルギ
ーギャップは、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５
のエネルギーギャップよりも大きく、且つＩｎＰ電子放
出層６のエネルギーギャップは、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ
_0.05Ｐ光吸収層５のエネルギーギャップよりも大きいこ
とが望ましい。

【００４４】次に、本発明の第３の実施形態による光電
陰極について、図６に基づいて説明する。本実施形態に
よる光電陰極２０の基本的な構造は、ＩｎＰ基板４、Ｔ
ｌ_{0. 45}Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５、ＩｎＰ電子放出
層６、ＩｎＰコンタクト層９、オーミック電極１０及び
ＣｓＯ表面層３から構成されている。ここで、ＩｎＰ基
板４は１×１０¹⁹ｃｍ^-3のキャリヤ濃度にｐ型ドープさ
れている。このＩｎＰ基板４上に１×１０¹⁶ｃｍ^-3のキ
ャリヤ濃度にｐ型ドープされたＴｌ_0.45Ｉｎ_{0. 5}Ｇａ
_0.05Ｐ光吸収層５が約３μｍの厚さでエピタキシャル成
長させ、の上にさらに１×１０¹⁶ｃｍ^-3のキャリヤ濃度
にｐ型ドープされたＩｎＰ電子放出層６を０．５μｍの
厚さに成長させて形成した。

【００４５】なお、好適には、ＩｎＰ基板４のキャリヤ
濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3より大きく、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5
Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５のキャリヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ
^-3より小さく、ＩｎＰ電子放出層６のキャリヤ濃度は、
１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さく、前記コンタクト層のキャ
リヤ濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3より大きいことが望まし
い。

【００４６】また、ＩｎＰ電子放出層６上に１×１０¹⁸
ｃｍ^-3のキャリヤ濃度にｎ型ドープされたＩｎＰコンタ
クト層９を成長させた。さらに、ＩｎＰコンタクト層９
にはＡｕＺｎによりオーミック電極１０を蒸着し、その
後フォトリソグラフィーとドライエッチングによりＩｎ
Ｐコンタクト層９とオーミック電極１０をメッシュパタ
ーン状に形成した。ＩｎＰ基板４の裏面には、ＡｕＧｅ
／Ｎｉ／Ａｕによりオーミック電極８を蒸着した。

【００４７】次に、このように作製したＩｎＰ基板４等
を光電管に設置して真空排気し、真空中で加熱して表面
を清浄化した後、ＣｓとＯ₂を交互供給することにより
ＣｓＯ表面層３を形成することによって、表面仕事関数
を低下させ負の電子親和力を有する光電陰極２０を作製
した。

【００４８】もし、ＩｎＰ基板４とＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇ
ａ_0.05Ｐ光吸収層５の界面、あるいはＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5
Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５とＩｎＰ電子放出層６の間に欠陥
が多数存在すると、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収
属５内で励起された光電子はこれら界面で再結合されて
しまうので、光電陰極２０の効率は著しく低下してしま
う。従って、ＩｎＰ基板４とＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05
Ｐ光吸収層５、並びにＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸
収層５とＩｎＰ電子放出層６の格子定数はほぼ一致して
いることが望ましい。

【００４９】好適には、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光
吸収層５の格子定数とＩｎＰ基板４の格子定数との差、
及びＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５の格子定数
とＩｎＰ電子放出層６の格子定数との差は、それぞれＩ
ｎＰ基板４の格子定数に対して１％以下であることが望
ましい。

【００５０】次に、この第３の実施形態の光電陰極２０
の動作について、図６に基づいて説明する。被検出光は
図６に示すようにＩｎＰ電子放出層６側から入射し、Ｉ
ｎＰ電子放出層６を透過して、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ
_0.05Ｐ光吸収層５内で吸収され、光電子が励起される。
励起された光電子は、バイアス電圧の印加によって形成
された電界により加速され、ＩｎＰ電子放出層６の表面
まで移動する。

【００５１】この時、Ｔｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸
収層５はＩｎＰ基板４と格子整合しているので、結晶欠
陥が非常に少なく高品質であること、また同様に、Ｔｌ
_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５はＩｎＰ電子放出層
６とも格子整合しており界面での欠陥密度が非常に小さ
いので、光電子は再結合することなくＩｎＰ電子放出層
６の表面まで効率良く到達することができる。ＩｎＰ電
子放出層６の表面まで到達した光電子は、ＣｓＯ表面層
３によって仕事関数が低下された表面から真空中へ放出
される。

【００５２】このようにして作製した第３の実施形態に
よる光電陰極２０のオーミック電極１０とオーミック電
極８との間に所定のバイアス電圧を印加し、光電子放出
特性を測定した。その結果、紫外領域から波長約２μｍ
までの近赤外領域で高い光電変換量子効率を示した。な
お、第３の実施形態による光電陰極２０の分光感度特性
は、第２の実施形態による光電陰極１６のものとほぼ同
様であった。

【００５３】なお、本実施形態では、被測定光の入射す
る面と電子の放出される面が同一の、いわゆる反射型光
電陰極を例に説明したが、本願はこれに限られるもので
はなく、被測定光の入射する面と電子の放出される面が
異なる、いわゆる透過型光電陰極にも適用可能であるこ
とはもちろんである。但し、この場合にはＩｎＰ基板４
で０．９５μｍ以下の被測定光が吸収されるので、感度
波長領域は０．９５μｍ〜約２μｍまでの領域のみとな
る。また本実施形態では、ＩｎＰ基板４に格子整合する
光吸収層をＴｌＧａｌｎＰ四元混晶のエネルギーギャッ
プが０．６ｅＶのものを例に説明したが、光吸収層はこ
れに限られるものではなく格子整合を保ったまま任意の
エネルギーギャップに調整可能である。

【００５４】好適には、ＩｎＰ基板４のエネルギーギャ
ップはＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層５のエネル
ギーギャップよりも大きく、ＩｎＰ電子放出層６のエネ
ルギーギャップはＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層
５のエネルギーギャップよりも大きく、且つＩｎＰコン
タクト層９のエネルギーギャップはＴｌ_0.45Ｉｎ_0.5Ｇ
ａ_0.05Ｐ光吸収層５のエネルギーギャップよりも大きい
ことが望ましい。

【００５５】次に、本発明の第４の実施形態による光電
陰極１１を備えた電子管について、図７に基づいて説明
する。図７は、本発明の第４の実施形態による光電陰極
を備えた、サイドオン型の光電子増倍管１００を上面か
ら見た状態を示す平断面図である。図において、被検出
光の入射窓１７ａが設けられた円筒形状ガラス製の真空
容器であるバルブ１７の内部は真空排気されており、こ
のバルブ１７内に図２に示した光電陰極１１が被検出光
の入射角度に対してやや斜めに設置されている。

【００５６】また、光電陰極１１から放出された光電子
を２次電子増倍する電子増倍部である第１ダイノード１
２、第２ダイノード１３、第３ダイノード１４等複数の
ダイノードもバルブ１７の内部に設置されている。ま
た、バルブ１７内には複数のダイノードによって最終的
に２次電子増倍された電子を収集するための陽極１５も
設置されている。さらに、図には示さないが、光電陰極
１１に対して第１ダイノード１２、第２ダイノード１
３、第３ダイノード１４等のダイノード及び陽極１５に
それぞれ所定の正の電圧を印加する電源が設けられてい
る。

【００５７】次に、図７に示した光電子増倍管１００の
動作について説明する。被検出光ｈνはバルブ１７の入
射窓１７ａを通して光電陰極１１に入射し、光電子を励
起し再び真空中へ放出する。光電陰極１１から真空中へ
放出された光電子は、光電陰極１１に対して約１００Ｖ
程度の正の電圧が印加された第１ダイノード１２へ加速
されて入射し、入射した光電子に対して数倍の数の２次
電子を生成し再び真空中へ放出する。第１ダイノード１
２から真空中へ放出された光電子は、第１ダイノード１
２に対して約１００Ｖ程度の正の電圧が印加された第２
ダイノード１３へ加速されて入射し、入射した電子に対
してさらに数倍の数の２次電子を生成し再び真空中へ放
出する。これらの２次電子増倍を１０回程度繰り返すこ
とにより、最終的に陽極１５では光電陰極１１から放出
された光電子の１００万倍程度の電子が収集され、信号
電流となって検出される。

【００５８】本発明による光電陰極１１は、従来の光電
陰極よりも高い光電変換量子効率を有しているので、本
発明による光電陰極１１を備えた光電子増倍管１００
も、従来の光電子増倍管に比較してより高い検出感度が
得られる。

【００５９】次に、本発明の第５の実施形態による光電
陰極１６を備えた電子管について、図８に基づいて説明
する。図８は、本発明の第５の実施形態による光電陰極
１６を備えた、ヘッドオン型の光電子増倍管２００を示
す概略断面図である。図において、被検出光の入射窓１
７ａが設けられた円筒形状ガラス製のバルブ１７の内部
は真空排気されており、このバルブ１７内に図４に示し
た光電陰極２０が、入射窓１７ａ上に設置されている。
また、光電陰極２０から放出された光電子を２次電子増
倍するための第１ダイノード１２、第２ダイノード１
３、第３ダイノード１４等複数のダイノードもバルブ１
７の内部に設置されている。また、バルブ１７内には複
数のダイノードによって最終的に２次電子増倍された電
子を収集するための陽極１５も設置されている。さら
に、図には示さないが、光電陰極１６に対して第１ダイ
ノード１２、第２ダイノード１３、第３ダイノード１４
等のダイノード及び陽極１５には、それぞれ所定の正の
電圧を印加する電源も設けられている。

【００６０】次に、図８に示した光電子増倍管２００の
動作について説明する。被検出光ｈνはバルブ１７の入
射窓１７ａを通して光電陰極２０の裏面から入射し、光
電陰極２０内で光電子を励起し光電陰極２０の表面側か
ら再び真空中へ放出する。光電陰極２０から真空中へ放
出された光電子は、光電陰極２０に対して約１００Ｖ程
度の正の電圧が印加された第１ダイノード１２へ加速さ
れて入射し、入射した光電子に対して数倍の数の２次電
子を生成し再び真空中へ放出する。第１ダイノード１２
から真空中へ放出された光電子は、第１ダイノード１２
に対して約１００Ｖ程度の正の電圧が印加された第２ダ
イノード１３へ加速されて入射し、入射した電子に対し
てさらに数倍の数の２次電子を生成し再び真空中へ放出
する。

【００６１】これらの２次電子増倍を１０回程度繰り返
すことにより、最終的に陽極１５では光電陰極２０から
放出された光電子の１００万倍程度の電子が収集され、
信号電流となって検出される。本発明による光電陰極２
０は、従来の光電陰極よりも高い光電変換量子効率を有
しているので、光電陰極２０を備えた光電子増倍管も、
従来の光電子増倍管に比較してより高い検出感度を有す
る。

【００６２】次に、本発明の第６の実施形態による光電
陰極２０を備えた電子管について、図９に基づいて説明
する。図９は、本発明の第６の実施形態による画像増強
管３００を示す要部概略断面図である。本実施形態によ
る画像増強管３００は、光電陰極２０、マイクロチャン
ネルプレート（ＭＣＰ）２１及び入力側及び出力側の電
極２２，２３からなる増倍部、蛍光面３２及び電極３３
及びファイバプレート３４からなる陽極部、及びこれら
を真空中に保持するための真空容器５０から構成されて
いる。なお、光電陰極２０の前面には、入射窓１７ａが
設置されている。

【００６３】入射光子により光電子が励起され増倍され
る過程は、前述の光電子増倍管の場合とまったく同様で
あるので省略する。ＭＣＰ２１の出力面から出力された
光電子ｅは、ＭＣＰ２１に対してさらに正の電圧を印加
された蛍光面３２に加速されて入射し、発光する。従っ
て、このような画像増強管３００では、光電陰極２０の
光子の入射位値に対応した蛍光面３２が発光するので、
１次元又は２次元の位置検出あるいは画像化が可能とな
る。発光はファイバプレート３４を通して確認すること
ができ、特に低照度下での位置検出あるいは画像化に適
している。また、本実施形態による画像増強管３００で
は光電陰極２０の構造を調整することにより、波長０．
９５μｍの近赤外領域から１０μｍ以上の遠赤外領域ま
で任意の波長範囲において、高感度な位置検出型の光検
出器が実現できる。

【００６４】なお、前述した電子管の実施形態では光電
子増倍管、画像増強管の２種類について説明したが、本
発明はこれらの電子管に限られるものではなく、例え
ば、光電子増倍管の増倍部に半導体のダイオードを用い
た電子打ち込み型の光電子増倍管や、光電子増倍管の増
倍部に半導体のマルチチャンネル型のダイオードを用い
た位置検出型光電子増倍管や、画像増強管のマイクロチ
ャンネルプレートと蛍光体の代わりに裏面照射型電荷結
合素子（ＣＣＤ）を用いた画像増強管などに適用可能で
あることは勿論である。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｉｎ及びＰ又はＧａ及びＡｓを主成分とする第１導電型
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板と、半導体基板上に形
成され、Ｔｌ、Ｉｎ及びＧａの少なくとも一方、並びに
Ｐ及びＡｓの少なくとも一方を主成分とする第１導電型
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はその混晶からなり、被
検出光を吸収して光電子を励起する光吸収層と、光吸収
層上に形成されアルカリ金属又はその酸化物又はそのフ
ッ化物からなり、光吸収層の表面の仕事関数を低下させ
る表面層とを備えたので、半導体基板との格子整合を保
ったまま、エネルギーギャップを広い範囲で調整するこ
とが可能となり、長波長側の限界波長を１０μｍ以上ま
で、任意に調整することができる高性能な光電陰極を提
供することが可能となる。従って、本発明の光電陰極を
備える電子管、例えば光電子増倍管あるいは画像増強管
も任意の波長範囲において高感度を有することが可能と
なり、応用範囲が飛躍的に拡大されるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｐ及びＡｓを主成分とする
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はその混晶のエネルギーギ
ャップ（バンドギャップエネルギー）と格子定数との関
係を示した線図である。

【図２】本発明の第１の実施形態による光電陰極を示す
概略断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による光電陰極におけ
る光電変換量子効率と波長との関係を概略的に示す線図
である。

【図４】本発明の第２の実施形態による光電陰極を示す
概略断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による光電陰極におけ
る光電変換量子効率と波長との関係を概略的に示す線図
である。

【図６】本発明の第３の実施形態による光電陰極を示す
概略断面図である。

【図７】本発明の第４の実施形態による光電陰極を備え
た電子管である光電子増倍管を上面から見た平断面図で
ある。

【図８】本発明の第５の実施形態による光電陰極を備え
た電子管である光電子増倍管を示す概略断面図である。

【図９】本発明の第６の実施形態による光電陰極を備え
た電子管である画像増強管を示す要部概略断面図であ
る。

【図１０】従来の光電陰極を示す概略断面図である。

【図１１】従来の他の光電陰極を示す概略断面図であ
る。

【図１２】従来のさらに他の光電陰極を示す概略断面図
である。

【符号の説明】

１…ＧａＡｓ基板、２…Ｔｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ光吸収層、３
…ＣｓＯ表面層、４…ＩｎＰ基板、５…Ｔｌ_0.45Ｉｎ
_0.5Ｇａ_0.05Ｐ光吸収層、６…ＩｎＰ電子放出層、７…
ショットキ電極、８…オーミック電極、９…ＩｎＰコン
タクト層、１０…オーミック電極、１１，１６，２０…
光電陰極、１２…第１ダイノード、１３…第２ダイノー
ド、１４…第３ダイノード、１５…陽極、１７…バル
ブ、１７ａ…入射窓、２１…ＭＣＰ、２２，２３，３３
…電極、３２…蛍光面、３４…ファイバプレート、５０
…真空容器、１００，２００…光電子増倍管、３００…
画像増強管。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｉｎ及びＰ又はＧａ及びＡｓを主成分と
   する第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる半導体基
   板と、 前記半導体基板上に形成され、Ｔｌ、Ｉｎ及びＧａの少
   なくとも一方、並びにＰ及びＡｓの少なくとも一方を主
   成分とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又は
   その混晶からなり、被検出光を吸収して光電子を励起す
   る光吸収層と、 前記光吸収層上に形成されアルカリ金属又はその酸化物
   又はそのフッ化物からなり、前記光吸収層の表面の仕事
   関数を低下させる表面層とを備えたことを特徴とする光
   電陰極。
2. 【請求項２】 前記光吸収層の格子定数と前記半導体基
   板の格子定数との差は、前記半導体基板の格子定数に対
   して１％以下であることを特徴とする請求項１に記載の
   光電陰極。
3. 【請求項３】 Ｉｎ及びＰ又はＧａ及びＡｓを主成分と
   する第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる半導体基
   板と、 前記半導体基板上に形成され、Ｔｌ、Ｉｎ及びＧａの少
   なくとも一方、並びにＰ及びＡｓの少なくとも一方を主
   成分とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又は
   その混晶からなり、被検出光を吸収して光電子を励起す
   る光吸収層と、 前記光吸収層上に形成されＩｎ及びＰを主成分とするＩ
   ＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる電子放出層と、 前記電子放出層上に形成されアルカリ金属又はその酸化
   物又はそのフッ化物からなり、前記電子放出層の表面の
   仕事関数を低下させる表面層と、 前記電子放出層上に形成されバイアス電圧を印加する電
   極とを備えた光電陰極であって、 前記電極は前記電子放出層とショットキ接合しているこ
   とを特徴とする光電陰極。
4. 【請求項４】 前記半導体基板のエネルギーギャップ
   は、前記光吸収層のエネルギーギャップよりも大きく、
   且つ前記電子放出層のエネルギーギャップは、前記光吸
   収層のエネルギーギャップよりも大きいことを特徴とす
   る請求項３に記載の光電陰極。
5. 【請求項５】 前記光吸収層の格子定数と前記半導体基
   板の格子定数との差、及び前記光吸収層の格子定数と前
   記電子放出層の格子定数との差は、それぞれ前記半導体
   基板の格子定数に対して１％以下であることを特徴とす
   る請求項３に記載の光電陰極。
6. 【請求項６】 前記半導体基板のキャリヤ濃度は１×１
   ０¹⁸ｃｍ^-3より大きく、前記光吸収層のキャリヤ濃度は
   １×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さく、前記電子放出層のキャリ
   ヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さいことを特徴とする
   請求項３に記載の光電陰極。
7. 【請求項７】 Ｉｎ及びＰ又はＧａ及びＡｓを主成分と
   する第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる半導体基
   板と、 前記半導体基板上に形成され、Ｔｌ、Ｉｎ及びＧａの少
   なくとも一方、並びにＰ及びＡｓの少なくとも一方を主
   成分とする第１導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又は
   その混晶からなり、被検出光を吸収して光電子を励起す
   る光吸収層と、 前記光吸収層上に形成されＩｎ及びＰを主成分とする第
   １導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる電子放出
   層と、 前記電子放出層上に形成されアルカリ金属又はその酸化
   物又はそのフッ化物からなり、前記電子放出層の表面の
   仕事関数を低下させる表面層と、 前記電子放出層の表面がほぼ均一に露出するパターン状
   に形成され、Ｉｎ及びＰを主成分とする第２導電型のＩ
   ＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるコンタクト層と、 前記コンタクト層上に形成されバイアス電圧を印加する
   電極とを備えた光電陰極であって、 前記電極は、前記コンタクト層とオーミック接合してい
   ることを特徴とする光電陰極。
8. 【請求項８】 前記半導体基板のエネルギーギャップは
   前記光吸収層のエネルギーギャップよりも大きく、且つ
   前記電子放出層のエネルギーギャップは前記光吸収層の
   エネルギーギャップよりも大きく、且つ前記コンタクト
   層のエネルギーギャップは前記光吸収層のエネルギーギ
   ャップよりも大きいことを特徴とする請求項６記載の光
   電陰極。
9. 【請求項９】 前記光吸収層の格子定数と前記半導体基
   板の格子定数との差、及び前記光吸収層の格子定数と前
   記電子放出層の格子定数との差は、それぞれ前記半導体
   基板の格子定数に対して１％以下であることを特徴とす
   る請求項３に記載の光電陰極。
10. 【請求項１０】 前記半導体基板のキャリヤ濃度は１×
    １０¹⁸ｃｍ^-3より大きく、前記光吸収層のキャリヤ濃度
    は１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さく、前記電子放出層のキャ
    リヤ濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3より小さく、前記コンタク
    ト層のキャリヤ濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3より大きいこと
    を特徴とする請求項７に記載の光電陰極。
11. 【請求項１１】 被検出光が入射する入射窓を有し、内
    部が真空に保持された真空容器と、 前記入射窓に臨んで前記真空容器内に収容された請求項
    １〜１０のいずれか１項に記載された光電陰極と、 前記真空容器内に収容され、前記光電陰極に対して正の
    電位に保持された陽極部とを備えたことを特徴とする電
    子管。
12. 【請求項１２】 前記真空容器内に収容され、前記光電
    陰極からの光電子を二次電子増倍する電子増倍部をさら
    に備えたことを特徴とする請求項１１に記載の電子管。