JPS62140480A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

光電変換装置の製造方法

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JPS62140480A
JPS62140480A JP60281678A JP28167885A JPS62140480A JP S62140480 A JPS62140480 A JP S62140480A JP 60281678 A JP60281678 A JP 60281678A JP 28167885 A JP28167885 A JP 28167885A JP S62140480 A JPS62140480 A JP S62140480A
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photoelectric conversion
oxide
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thin film
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Koji Toda
耕司 戸田
Yasuo Niwa
康夫 丹羽
Koji Takahashi
幸治 高橋
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、鉛とクロムとを含む酸化物の薄膜によって構
成される光電変換装置の製造方法に関する。
[発明の技術的背景とその問題点コ 光電変換装置としtはp−n又はP−n−Pの導電型の
半導体の接合、又は半導体と金属との接合を使用した光
電変換装置が広く使用されていることは周知である。こ
れらの光電変換装置は光をあてると自ら起電力を発生す
るので外部起電力の必要はない。
また、本出願人は上述のような接合を使用することなく
、酸化物誘電体材料の研究を行っていた過程で誘電体材
料の光電変換現象を発見し、鉛とクロムとを含む酸化物
に導電層を形成して成る光電変換装置を先に特願昭53
−91300号(特願昭55−17974号)として出
願した。この光電変換装置によると酸化物に入射した光
は酸化物内で電流に変換され、導電層を経て光電変換装
置の外部へ取出される。この酸化物が薄膜の場合は入射
光に対応して起電力を生じ光感応性を示し、また酸化物
の厚さが大きい場合は蓄電気効果を示した。
ところでこの出願で示されている光電変換装置の製造方
法は、酸化鉛と酸化クロムとを混合した後これらを焼結
して焼結体となし、この焼結体に導電層を形成するよう
にしている。
しかしながらこのような焼結法によって誘電体材料の薄
膜体を形成する場合はその厚さに限度があり、また気孔
の少ない均一な薄膜体を形成するのが困難であるという
問題がある。またこの薄膜体は光透過性を有してないた
め、各種光電変換装置に適用する場合変換効率を高くす
ることができない。
[発明の目的] 本発明は、光透過性を有する薄膜体を形成できるように
しだ光電変換装置の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
[発明のW要] 上記目的を達成するための本発明は、鎗をPbOに換算
して30〜99.5mol%及びクロムをCr2O3に
換算して0.5〜70mol%の組成に対して、6価金
属元素を酸化物に換算して60mol%以下含む酸化物
をターゲットとして用い真空中において上記鉛とクロム
とを含む酸化物の薄膜を形成し、次にこの薄膜を少なく
とも鉛を含む雰囲気内において熱処理することを特徴と
するものである。
[発明の実施例コ 以下本発明の詳細な説明する。
実施例1 出発原料として酸化鉛PbO,rR化ツクロムCr20
3及び酸化タングステンWO3を用いてPb2cros
の組成となした成分に、WO3を20mol%添加した
組成となる如く秤量した。この原料をポリエチレン製ポ
ットで10〜15時間湿式混合し、乾燥後400〜50
0℃にて2時間にわたって仮焼成を行った。仮焼成後ボ
ールミルにて10〜15時間粉砕を行い粒径約1μ程度
とした。
この仮焼成粉末にバインダーを加え、1ton/cmで
加圧成形した。更に成形体を650〜900 ’Cにて
2時間焼成し焼結体を得た。
次にこのPb2CrO’sから成る成分に、6価金属元
素の酸化物であるWO3が2Qmol%添加された焼結
体をターゲット(蒸発源)として用い、次のように電子
ビーム蒸着法によってガラス基板上にPb2CrO5の
薄膜を形成した。すなわち、電子ビーム蒸着装置の真空
容器内に上記WO3を含むPb2CrO5焼結体を直径
15.6M、厚さ3.0mの円板状となしたターゲット
とガラス基板とを配置し、ガラス基板を350℃、電子
銃の加速電圧を4kVに保った状態で、容器内の真空度
が’I X 10−7Torrに達したとき蒸着を開始
した。
蒸着時間を約1〜2時間に設定することにより、ガラス
基板上に0.5〜1.5μmのPb2CrO5の薄膜が
形成された。尚、蒸着中の真空度は4 X 1Q−To
rrに保たれた。
次にこのようにして得られたガラス基板を、Pb2cr
os焼結粉末をアルミするつぼに保持した雰囲気内で、
450℃で1.5時間熱処理を行なった。この熱処理に
よって電子ビーム蒸着された非晶質状態のPb2Cry
s薄膜は結晶化される。Pb2CrO5粉末はPb2C
rysB膜からPbの成分分離を防止するために用いら
れる。
得られたPb2Crys薄膜はオレンジ色を呈し、第1
図のJ:うな透過特性A及び反射特性Bを示す。
横軸は反射された光の波長(^)、縦軸は透過率及び反
射率(%)を示している。
ここで透過特性Aは本発明によって得られる独自のもの
であり、従来のような焼結体の場合はこのような透過特
性は得られない。
続いて、Pb2CrO5薄膜上に電極となる第2図に示
すようなパターン及び寸法の一対の導電層1.2を、金
を真空蒸着することによって形成した。これによって、
ガラス基板、Pb2CrO5薄膜及び金層から構成され
た光電変換装置が得られる。この光電変換装置を第3図
に示すような測定装置を利用して光起電力を測定するこ
とにより、第4図及び第5図のような特性が得られた。
第3図において、3は光源、4はチョッパー、5はモノ
クロメータ、6は試料、7はペンレコーダ、8は測定回
路である。第4図及び第5図において、横軸は時間(分
)及び光強度(mW/cn>、縦軸は共に光起電力(V
)を示している。
第4図は光電変換装置に対して照射する光をオン、オフ
操作した場合の光起電力特性を示し、オンしたときは光
起電力はOから増加し、オフしたときは光起電力はO方
向に減少する。すなわち、光をオン、オフ操作すること
によって、光起電力を発生させ、又は消失させることが
できる。
第5図は光電変換装置に対して照射する光の強度を変化
させた場合の光起電力特性を示し、光の強度に比例して
光起電力は増加する。
第1図、第4図及び第5図のような本発明の特性を光起
電力素子、光センサ素子などに適用すれば、その光透過
性を利用することにより素子動作の変換効率を高くする
ことができる。これは受光部が透過型及び反則型のいず
れかにおいても同様である。これらの作用、効果は本発
明によれば、光透過性を有するPb2Cr’Os薄膜体
を形成することができるという事実に基いている。しか
も気孔がほとんどない均一な薄膜を形成することができ
る。
実施例2 実施例1と同一組成比、同一条件でガラス基板上にPb
2Crys 薄膜を形成した。次にこのようにして得ら
れたガラス基板を温度条件を変えて熱処理を行ない、同
一条件で一対の導電層を形成して光電変換装置を形成し
た。
得られた充電変換装置の光感応性を測定したところ、上
記熱処理温度が150°以下では光感応性が得られない
ことを確かめた。
実施例3 実施例1と同様な出発原料を用いてPb5CrO8及び
PbCrO4の組成となした2種類の成分を用意し、各
々にWO3を2Qmol%添加して2種類の焼結体を形
成した。次にこれらをターゲットとして用いてそれぞれ
Pbs Crys H膜及びPbCrO4薄膜を形成し
た後、熱処理及び導電層を形成して2種類の光電変換装
置を形成した。
いずれの光電変換装置においても光感応性が得られるこ
とを確かめた。他の6価金属元素としては、Mn及びM
Oなどを用いることができ、これによって形成される酸
化物を添加することにより、WO3の場合と同様な結果
が得られることを確めた。
実施例4 実施例1と同様にPbO,Cr2O3及びWO3を出発
原料として用い、これらの比率を順次変化させて配合し
て種々の組成比のクロムl鉛の焼結体を形成した。これ
をターゲットとして種々のクロム酸88薄膜を形成し、
熱処理後導電層を形成して複数種類の光電変換装置を形
成した。これらの充電変換装置の光起電力特性を測定し
たところ次の結果が得られた。すなわち、PbOが99
゜5mol%以上の薄膜の場合及びCr2O3が70m
ol%以上の薄膜の場合は光起電力はほとんど発生しな
かった。同様に、WO3が5Qmol%以上の薄膜の場
合も起電力はほとんど発生しなかった。
尚、PbOとCr2O3との組成比において、PbCr
0aよりCr2O3が過剰な場合はPbCr0aとCr
2O3との混晶が形成されて存在することが確かめられ
た。同様にして、Pb5Cro8よりPbOが過剰な場
合にはPb5CrysとPbOとの混晶が、また中間領
域ではPbO。
Cr2O3、Pb2Crys 、Pbs Crys 。
PbCrO4及びWO3の何らかの組合せの混晶がそれ
ぞれ存在することが確かめられた。
さらに、光起電力特性に優れているのはPbzCrys
 、Pbs Cr0e及びPbCr0aの単一の酸化物
に近い薄膜の場合であることを確かめた。
以上の各実施例において、6価金属元素の酸化物が添加
されたPb2CrO5のような鉛とクロムとを含む酸化
物の形成手段は一例として電子ビーム蒸む法の場合につ
いて述べたが、これに限らず他にもスパッタリング法、
イオンビーム蒸看法などのその他の真空中における薄膜
形成手段を用いることができ、これによっても同様な作
用、効果を得ることができる。また、導電層の材料とし
ては一例として金の場合について述べたが、他にもアル
ミニウム、銅などの材料を用いることができる。
薄膜を形成すべき基板としてもガラスに限ることなく他
の材料を選、Sことができる。このように基板上に薄膜
を形成するようにすれば、基板を含めた薄膜体の厚さに
制約を受けることなく気孔の少ない均一な薄膜を有する
光電変換装置を得ることができる。
し発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、真空中において6
価金属元素の酸化物が添加された鉛とクロムとを含む酸
化物の薄膜を形成し、次にこの薄膜を熱処理するように
したので、次のような効果が得られる。
(1)光透過性を有する薄膜が得られるので、光電変換
装置の動作の変換効率を高めることができる。
(2)気孔のほとんどない均一な薄膜を形成することが
できるので、高品質及び高信頼度の光電変換装置を1昇
ることができる。
(3)真空技術の利用によって大量生産が可能なので、
ローコストで光電変換装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例によって得られる光電変換装置の
透過率及び反射率を示す特性図、第2図は本発明実施例
によって得られる光電変@装置の電極を示すパターン図
、第3図は本発明実施例によって得られる光電変換装置
に対する測定装置を示す構成図、第4図及び第5図は共
に本発明実施例によって得られる光電変換装置の光起電
力を示す特性図である。 1.2・・・導電層、3・・・光源、4・・・チョッパ
ー、5・・・モノクロメータ、6・・・試料、7・・・
ペンコーダ、8・・・測定回路。 吟MI(分)− 猪践書(nwん慨2)−

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鉛をPbOに換算して30〜99.5mol%及
    びクロムをCr_2O_3に換算して0.5〜70mo
    l%の組成に対して、6価金属元素を酸化物に換算して
    60mol%以下含む酸化物をターゲットとして用い真
    空中において上記鉛とクロムとを含む酸化物の薄膜を形
    成し、次にこの薄膜を少なくとも鉛を含む雰囲気内にお
    いて熱処理することを特徴とする光電変換装置の製造方
    法。
  2. (2)前記鉛とクロムとを含む酸化物の薄膜をガラス基
    板上に形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の光電変換装置の製造方法。
  3. (3)前記鉛とクロムとを含む酸化物の薄膜上に一対の
    導電層を形成することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の光電変換装置の製造方法。
  4. (4)前記6価金属元素としてMn、MO及びWの少な
    くとも一種を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の光電変換装置の製造方法。
  5. (5)前記酸化物として板状に形成された焼結体磁器を
    用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
    電変換装置の製造方法。
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US06/873,881 US4724157A (en) 1985-12-14 1986-06-13 Method of manufacturing a photoelectric conversion device
US07/108,330 US4835007A (en) 1985-12-14 1987-10-14 Method of manufacturing a photoelectric conversion device
US07/108,180 US4781767A (en) 1985-12-14 1987-10-14 Photoelectric conversion device

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5517974A (en) * 1978-07-26 1980-02-07 Tdk Electronics Co Ltd Photoelectric converter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5517974A (en) * 1978-07-26 1980-02-07 Tdk Electronics Co Ltd Photoelectric converter

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