JPS6025858B2 - 冷電子放出陰極 - Google Patents
冷電子放出陰極Info
- Publication number
- JPS6025858B2 JPS6025858B2 JP53116607A JP11660778A JPS6025858B2 JP S6025858 B2 JPS6025858 B2 JP S6025858B2 JP 53116607 A JP53116607 A JP 53116607A JP 11660778 A JP11660778 A JP 11660778A JP S6025858 B2 JPS6025858 B2 JP S6025858B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron emitting
- type semiconductor
- hole
- type
- electron
- Prior art date
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- Expired
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- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
ＰＮ接合半導体におけるＰ型層の表面をセシウムと酸素
とで活性化して負の電子親和力とすることにより冷電子
放出陰極が得られる。
とで活性化して負の電子親和力とすることにより冷電子
放出陰極が得られる。
このような電子放出陰極を例えば撮像管の走査用電子ビ
ームの発生源として用いる場合は、ビームを細く絞って
解像度を向上つるために例えばＰ型層とＮ型層との間に
絶縁膜を介挿して、その絶縁膜に微小の電子通過孔を設
ける。しかし上述のように孔を有する絶縁膜を設けると
、その孔の面積より広い範囲のＮ型層からＰ型層に電子
が流入するから、孔の緑に電子が集中する。かつＰ型層
においては上記孔の緑と対向する部分に環状の電極が形
成されるために、該Ｐ型層中移動する電子が電極に向っ
て放射状に拡散する。このような原因によってＰ型層の
表面から真空中へ放出される電子流の密度が、周辺部で
高く、中央部で低くなって均一な密度分布が得られない
欠点がある。本発明は上述の欠点を除去しようとするも
のである。第１図は本発明実施例の冷電子放出陰極の断
面図で、Ｎ型シリコン半導体基板１の裏面にオーミック
接触の金属薄膜２を設け、また表面を酸化させて酸化シ
リコンの絶縁膜３を形成してある。
ームの発生源として用いる場合は、ビームを細く絞って
解像度を向上つるために例えばＰ型層とＮ型層との間に
絶縁膜を介挿して、その絶縁膜に微小の電子通過孔を設
ける。しかし上述のように孔を有する絶縁膜を設けると
、その孔の面積より広い範囲のＮ型層からＰ型層に電子
が流入するから、孔の緑に電子が集中する。かつＰ型層
においては上記孔の緑と対向する部分に環状の電極が形
成されるために、該Ｐ型層中移動する電子が電極に向っ
て放射状に拡散する。このような原因によってＰ型層の
表面から真空中へ放出される電子流の密度が、周辺部で
高く、中央部で低くなって均一な密度分布が得られない
欠点がある。本発明は上述の欠点を除去しようとするも
のである。第１図は本発明実施例の冷電子放出陰極の断
面図で、Ｎ型シリコン半導体基板１の裏面にオーミック
接触の金属薄膜２を設け、また表面を酸化させて酸化シ
リコンの絶縁膜３を形成してある。
この絶縁膜の一部にフオトェッチング法によって径が例
えば数十乃至数百ミクロンの円形の透孔４を形成し、孔
４によって露出した部分におけるＮ型基板１に例えばイ
オン注入法によって適宜の不純物を注入することにより
Ｐ型シリコン半導体層５を形成してある。なおこの場合
、孔４の中心点をＣとし、点Ｃを通る任意の直線上にお
ける点Ｃからの距離を十×および−×、また孔４の緑の
位置を±神とするとき、Ｐ型シリコン半導体層５の表面
における各位層の不純物濃度Ｑを第２図ａに曲線Ｑで示
したように孔４の緑から中心点Ｃに向って次第に高くし
てある。更に前記絶縁膜３の表面に金属薄膜６を被着し
、孔４の緑において該薄膜をＰ型半導層５にオーミック
接触させてある。このような半導体装置を真空容器中に
収容してＰ型半導体層５に陽極７を対設し、かつ上記Ｐ
型半導体層５の表面にセシウムおよび酸素を吸着させる
ことにより活性化して負の電子親和力をもった電子放出
面とする。また金属薄膜２と６との間に電源８を接続し
て、Ｎ型半導体基板１とＰ型層５との間に形成されたＰ
Ｎ接合に順方向電圧を加えると共に電源９によって陽極
７に適当な正電圧を加える。上述の装置において、Ｎ型
半導体基板１とＰ型半導体層５とによって形成されるＰ
Ｎ接合に順方向電圧を加えてあるから、Ｎ型基板１から
Ｐ型層５に電子が注入されてその電子は上記Ｐ型層の表
面に向って拡散し、負の電子親和力を有する表面から第
１図に矢印で示したように真空中へ放出されて陽極７に
捕捉される。
えば数十乃至数百ミクロンの円形の透孔４を形成し、孔
４によって露出した部分におけるＮ型基板１に例えばイ
オン注入法によって適宜の不純物を注入することにより
Ｐ型シリコン半導体層５を形成してある。なおこの場合
、孔４の中心点をＣとし、点Ｃを通る任意の直線上にお
ける点Ｃからの距離を十×および−×、また孔４の緑の
位置を±神とするとき、Ｐ型シリコン半導体層５の表面
における各位層の不純物濃度Ｑを第２図ａに曲線Ｑで示
したように孔４の緑から中心点Ｃに向って次第に高くし
てある。更に前記絶縁膜３の表面に金属薄膜６を被着し
、孔４の緑において該薄膜をＰ型半導層５にオーミック
接触させてある。このような半導体装置を真空容器中に
収容してＰ型半導体層５に陽極７を対設し、かつ上記Ｐ
型半導体層５の表面にセシウムおよび酸素を吸着させる
ことにより活性化して負の電子親和力をもった電子放出
面とする。また金属薄膜２と６との間に電源８を接続し
て、Ｎ型半導体基板１とＰ型層５との間に形成されたＰ
Ｎ接合に順方向電圧を加えると共に電源９によって陽極
７に適当な正電圧を加える。上述の装置において、Ｎ型
半導体基板１とＰ型半導体層５とによって形成されるＰ
Ｎ接合に順方向電圧を加えてあるから、Ｎ型基板１から
Ｐ型層５に電子が注入されてその電子は上記Ｐ型層の表
面に向って拡散し、負の電子親和力を有する表面から第
１図に矢印で示したように真空中へ放出されて陽極７に
捕捉される。
この場合、前述のようにＰ型層５に注入される電子は孔
４の緑の部分に集中し、かつＰ型層５を表面に向って拡
散する電子は該Ｐ型層の周辺に接触した電極の金属薄膜
６に向って孔４の鯛線と直角に移動しようとする。従っ
てＰ型層区中における電子密度は孔４の緑の部分が高く
、中央において低くなる。しかし上誌Ｐ型層５の不純物
濃度が中央において高く周辺で低いために、中央部にお
ける電子放出の確率が周辺部より高くなる。すなわち電
子度は周辺部が中央部より高く、また電子放出の確率は
逆に中央部が周辺部より高いために、第２図ａにおける
曲線Ｑの形状を適当に選定しておくことにより、真空中
へ放出された電子流の密度ｉの分布は同図ｂに曲線ｑで
示したように距離ｘに関係なくほぼ均一になるものであ
る。またＰ型層５における不純物の濃度分布を第２図ａ
に曲線Ｒで示したように、中央の濃度を更に高くすると
放出された電子流の密度分布は同図ｂにおける曲線ｒの
ように孔４の周辺に向うに従って低くなる。一例を記す
と、Ｎ型のシリコン半導体基板１における不純物濃度は
１び６／地で、曲線Ｑで示される不純物濃度Ｑはｘが０
において１び８／洲，ｘが士為の点で１び７／均程度で
あり、またこのとき曲線ｑで示されるように±０．８も
程度の範囲でほぼ一様な密度をもって電子放出が行われ
る。更に第２図ａに示した曲線Ｒの不純物濃度はｘがＣ
において５×１び８／洲，ｘが土均において３×１び６
／倣程度であって、このことは曲線ｒのようにｘが０に
おける電子放出密度が極大となり、その２分の１の密度
の点は±０．７も程度である。なお従来の陰極は第２図
ａに破線Ｓで示したようにＰ型層の不純物濃度が各部均
一であったために、放出された電子流分布が同図ｂに破
線ｓで示したように中央部が低く、周辺部が高くなった
ものである。以上実施例について説明したように本発明
の冷電子放出陰極は、各部均一な密度あるいは中央部が
高密度な電子流を得ることができる。
４の緑の部分に集中し、かつＰ型層５を表面に向って拡
散する電子は該Ｐ型層の周辺に接触した電極の金属薄膜
６に向って孔４の鯛線と直角に移動しようとする。従っ
てＰ型層区中における電子密度は孔４の緑の部分が高く
、中央において低くなる。しかし上誌Ｐ型層５の不純物
濃度が中央において高く周辺で低いために、中央部にお
ける電子放出の確率が周辺部より高くなる。すなわち電
子度は周辺部が中央部より高く、また電子放出の確率は
逆に中央部が周辺部より高いために、第２図ａにおける
曲線Ｑの形状を適当に選定しておくことにより、真空中
へ放出された電子流の密度ｉの分布は同図ｂに曲線ｑで
示したように距離ｘに関係なくほぼ均一になるものであ
る。またＰ型層５における不純物の濃度分布を第２図ａ
に曲線Ｒで示したように、中央の濃度を更に高くすると
放出された電子流の密度分布は同図ｂにおける曲線ｒの
ように孔４の周辺に向うに従って低くなる。一例を記す
と、Ｎ型のシリコン半導体基板１における不純物濃度は
１び６／地で、曲線Ｑで示される不純物濃度Ｑはｘが０
において１び８／洲，ｘが士為の点で１び７／均程度で
あり、またこのとき曲線ｑで示されるように±０．８も
程度の範囲でほぼ一様な密度をもって電子放出が行われ
る。更に第２図ａに示した曲線Ｒの不純物濃度はｘがＣ
において５×１び８／洲，ｘが土均において３×１び６
／倣程度であって、このことは曲線ｒのようにｘが０に
おける電子放出密度が極大となり、その２分の１の密度
の点は±０．７も程度である。なお従来の陰極は第２図
ａに破線Ｓで示したようにＰ型層の不純物濃度が各部均
一であったために、放出された電子流分布が同図ｂに破
線ｓで示したように中央部が低く、周辺部が高くなった
ものである。以上実施例について説明したように本発明
の冷電子放出陰極は、各部均一な密度あるいは中央部が
高密度な電子流を得ることができる。
従って猿像管の走査用電子ビームの発生源として用いた
場合に、実効的にビームの径が小さくなった解像度が向
上すると共に残像等も減少する。
場合に、実効的にビームの径が小さくなった解像度が向
上すると共に残像等も減少する。
第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は第１図の陰
極の作用を説明する線図である。 なお図において、１はＮ型半導体基板、２，６は金属薄
膜、３は絶縁膜、４は孔、５はＰ型半導体層、７は陽極
である。グ／鶴 グ２亀
極の作用を説明する線図である。 なお図において、１はＮ型半導体基板、２，６は金属薄
膜、３は絶縁膜、４は孔、５はＰ型半導体層、７は陽極
である。グ／鶴 グ２亀
Claims (1)
- １ Ｎ型半導体基板上に形成された絶縁膜に孔が設けら
れて、上記孔の部分における前記Ｎ型半導体基板上にこ
のＮ型半導体との間にＰＮ接合を形成すると共に表面は
電子放出面として用いられるＰ型半導体を有し、かつ上
記Ｐ型半導体層の表面における不純物濃度が前記孔の縁
から中心に向つて次第に高くなつていることを特徴とす
る冷電子放出陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53116607A JPS6025858B2 (ja) | 1978-09-25 | 1978-09-25 | 冷電子放出陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53116607A JPS6025858B2 (ja) | 1978-09-25 | 1978-09-25 | 冷電子放出陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5546201A JPS5546201A (en) | 1980-03-31 |
| JPS6025858B2 true JPS6025858B2 (ja) | 1985-06-20 |
Family
ID=14691346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53116607A Expired JPS6025858B2 (ja) | 1978-09-25 | 1978-09-25 | 冷電子放出陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025858B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2612572B2 (ja) * | 1987-04-14 | 1997-05-21 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子 |
-
1978
- 1978-09-25 JP JP53116607A patent/JPS6025858B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5546201A (en) | 1980-03-31 |
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