JPS63187670A - 光スイツチング電子放出素子 - Google Patents
光スイツチング電子放出素子Info
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- JPS63187670A JPS63187670A JP62018191A JP1819187A JPS63187670A JP S63187670 A JPS63187670 A JP S63187670A JP 62018191 A JP62018191 A JP 62018191A JP 1819187 A JP1819187 A JP 1819187A JP S63187670 A JPS63187670 A JP S63187670A
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- Japan
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- layer
- electron
- emitting device
- optical switching
- emitting element
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- Granted
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
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Landscapes
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光スイッチング電子放出素子に係シ、特に光電
変換素子と電子放出素子とから構成され、光照射によっ
て電子が放出される元スイッチング電子放出素子に関す
る。
変換素子と電子放出素子とから構成され、光照射によっ
て電子が放出される元スイッチング電子放出素子に関す
る。
電子放出素子の一つに金属材料で絶縁層を挾んだ構造を
有するもの（ＭＩＭ型）があるっ第３図は、ＭＩＭ型電
子電子放出素子般的な構成を示す模式図である。
有するもの（ＭＩＭ型）があるっ第３図は、ＭＩＭ型電
子電子放出素子般的な構成を示す模式図である。
ＭＩＭ型の電子放出素子は、同図に示すように、金属Ｍ
ｌ上に薄い絶縁層Ｉを介して薄い金属Ｍ２が積層形成さ
れた構造を有している。そして、金属Ｍ２の仕事関数φ
ｍより大きな電圧Ｖｆ金金属１およびＭ２間に印加する
ことによって、絶縁層Ｉｉトンネルした電子のうち真空
準位より大きなエネルギを有するものが金属Ｍ２表通か
ら放出される。
ｌ上に薄い絶縁層Ｉを介して薄い金属Ｍ２が積層形成さ
れた構造を有している。そして、金属Ｍ２の仕事関数φ
ｍより大きな電圧Ｖｆ金金属１およびＭ２間に印加する
ことによって、絶縁層Ｉｉトンネルした電子のうち真空
準位より大きなエネルギを有するものが金属Ｍ２表通か
ら放出される。
このような素子で高い電子放出効率を得るだめには、絶
縁ミニを絶縁破壊を生じな−範囲で、また金属Ｍ２を電
流が十分流れる範囲で、各々できる限り薄く形成するこ
とが留置しい。
縁ミニを絶縁破壊を生じな−範囲で、また金属Ｍ２を電
流が十分流れる範囲で、各々できる限り薄く形成するこ
とが留置しい。
第４図は、ＭＩＭ型電子放出素子の概略的断面図である
。同図に示すように、電子放出部Ｗでは金属Ｍ２が薄く
形成されている。
。同図に示すように、電子放出部Ｗでは金属Ｍ２が薄く
形成されている。
本発明は上記ＭＩＭ型電子放出素子によって放出される
電子の量を光によって制御可能であり、且つ積層構造が
可能でコン・セクトに設計することのできる光スイッチ
ング電子放出素子を提供すること全目的とする。
電子の量を光によって制御可能であり、且つ積層構造が
可能でコン・セクトに設計することのできる光スイッチ
ング電子放出素子を提供すること全目的とする。
本発明の元スイッチング電子放出素子は、少なくとも一
４電型半導体領域と反対導電型半導体領域とを有する接
合型光電変換素子と、この接合型光電変換素子上に設け
られた、導電性材料上に絶縁体を挾んで金属材料が積層
された構造を有し、前記導電材料及び金属材料間に電圧
を印加することで前記金属材料の表面から電子を放出す
る電子放出素子とを有することを特徴とする。
４電型半導体領域と反対導電型半導体領域とを有する接
合型光電変換素子と、この接合型光電変換素子上に設け
られた、導電性材料上に絶縁体を挾んで金属材料が積層
された構造を有し、前記導電材料及び金属材料間に電圧
を印加することで前記金属材料の表面から電子を放出す
る電子放出素子とを有することを特徴とする。
本発明の光スイッチング電子放出素子は、前記の接合型
光電変換素子によって、入射光の光電変換を行い、この
出力電流を、前記接合型光電変換素子上に設けられた電
子放出素子に注入し、該出力電流に応じた電子を放出さ
せるものである。
光電変換素子によって、入射光の光電変換を行い、この
出力電流を、前記接合型光電変換素子上に設けられた電
子放出素子に注入し、該出力電流に応じた電子を放出さ
せるものである。
なお接合型光電変換素子としてＰＩＮホトダイオードを
用いれば、ｉ （１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ）層の存在によ
り接合容量を小さくすることができ、且つ高電圧全印加
してキャリヤの空乏層走行時間が短縮され、晶速動作の
優れた元スイッチング電子放出素子とすることができる
。
用いれば、ｉ （１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ）層の存在によ
り接合容量を小さくすることができ、且つ高電圧全印加
してキャリヤの空乏層走行時間が短縮され、晶速動作の
優れた元スイッチング電子放出素子とすることができる
。
また、接合型光電変換素子として、アバランシュ・ホト
ダイオードを用いれば、前記の高速性に加えて、なだれ
現象による電子増倍作用により、内部増１＠作用？有す
る光スイッチング電子放出素子とすることができる。
ダイオードを用いれば、前記の高速性に加えて、なだれ
現象による電子増倍作用により、内部増１＠作用？有す
る光スイッチング電子放出素子とすることができる。
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の元スイッチング電子放出素子の第１実
施例を示す概略的構成図である。
施例を示す概略的構成図である。
同図に示すように、本実施例の接合型光電変換素子はｐ
＋層１，４層２ ｒ ｎ＋層３から構成されるＰＩＮホ
トダイオードである。ＰＩＮホトダイオードは４層２の
存在により、接合容量を小さくすることができ、且つキ
ャリアの空乏層走行時間を短縮することができる。この
ＰＩＮホトダイオード上には電子放出素子が設けられて
おり、この電子放出素子は導電層４と、この導電層４上
に設けられた厚さ３０〜１００ス程度の絶縁層５と、こ
の絶縁層５上に設けられた厚さ１０〜１００ス程度の金
属層６とから構成される。
＋層１，４層２ ｒ ｎ＋層３から構成されるＰＩＮホ
トダイオードである。ＰＩＮホトダイオードは４層２の
存在により、接合容量を小さくすることができ、且つキ
ャリアの空乏層走行時間を短縮することができる。この
ＰＩＮホトダイオード上には電子放出素子が設けられて
おり、この電子放出素子は導電層４と、この導電層４上
に設けられた厚さ３０〜１００ス程度の絶縁層５と、こ
の絶縁層５上に設けられた厚さ１０〜１００ス程度の金
属層６とから構成される。
導電層４は、Ａｔ等の金属、又はＳｔ等の半導体である
。壕だ、絶縁層５は、導電性材料がｋＡであればＡｔ２
０３、Ｓｔであれば５ｉｏ２等の酸化絶縁物であること
が製造上からも望ましい。更に、金属層６は、Ａｔ、Ａ
ｕ又はｐｔ等が用いられる。
。壕だ、絶縁層５は、導電性材料がｋＡであればＡｔ２
０３、Ｓｔであれば５ｉｏ２等の酸化絶縁物であること
が製造上からも望ましい。更に、金属層６は、Ａｔ、Ａ
ｕ又はｐｔ等が用いられる。
上記のようなＰＩＮホトダイオードと電子放出素子と全
周いた光スイッチング電子放出素子において、ｐ＋層１
とｎ 層３との間に逆バイアス電圧ｖＲを印加してｉ４
２のキャリア発生領域を低不純物とし、空乏領域を広げ
接合容量を小さくする。この時、キャリアのほとんどが
空乏領域内で発生し、この空乏領域内の電界によってキ
ャリアが移動する。さらに、導電性層４と金属層６との
間に電圧をかけると光吸収によって発生したキャリアた
る電子が導電層４に注入され、この注入された電子が加
速されて、金属層６から放出されることとなり、入射光
に対応した電子が放出される。
周いた光スイッチング電子放出素子において、ｐ＋層１
とｎ 層３との間に逆バイアス電圧ｖＲを印加してｉ４
２のキャリア発生領域を低不純物とし、空乏領域を広げ
接合容量を小さくする。この時、キャリアのほとんどが
空乏領域内で発生し、この空乏領域内の電界によってキ
ャリアが移動する。さらに、導電性層４と金属層６との
間に電圧をかけると光吸収によって発生したキャリアた
る電子が導電層４に注入され、この注入された電子が加
速されて、金属層６から放出されることとなり、入射光
に対応した電子が放出される。
第２図は本発明の光スイッチング電子放出素子の第２実
施例を示す概略的構成図である。なお電子放出素子に関
する説明は前記第１実施例と同一なので説明を省略する
。
施例を示す概略的構成図である。なお電子放出素子に関
する説明は前記第１実施例と同一なので説明を省略する
。
同図に示すように、本実施例の接合型光電変換素子はｎ
層７、ｐ一層８、ｐ層９、ｐ一層１０、ｐ＋層１１から
形成されるアバランシ−・ホトダイオードである。アバ
ランシュ・ホトダイオードはＰＩＮダイオードの高速性
に加えて、ｎ＋ 層７から注入された電子がｐ″″″層
８いて高電界で加速されてなだれ現象？起こし、電子が
増倍されることによって、内部増幅される素子である。
層７、ｐ一層８、ｐ層９、ｐ一層１０、ｐ＋層１１から
形成されるアバランシ−・ホトダイオードである。アバ
ランシュ・ホトダイオードはＰＩＮダイオードの高速性
に加えて、ｎ＋ 層７から注入された電子がｐ″″″層
８いて高電界で加速されてなだれ現象？起こし、電子が
増倍されることによって、内部増幅される素子である。
このアバランシュ・ホトダイオード上には前述した電子
放出素子が設けられている。
放出素子が設けられている。
このようなアバランシュ・ホトダイオードと電子放出素
子と金円□ハた光スイッチング電子放出素子において、
ｐ 層１１とｎ 層７との間に逆バイアス電圧ＶＲ会印
加してｐ一層１０のキャリア発生領域全空乏層とし、導
電層４と金属層６との間に電圧をかけると光吸収によっ
て発生したキャリアたる電子が、ｐ一層８でなだれ現象
によって増倍されて導電１層４に注入され、この注入さ
れた電子が加速きれて、金属層６から放出されることと
なり、入射光に対応した′電子が放出される。
子と金円□ハた光スイッチング電子放出素子において、
ｐ 層１１とｎ 層７との間に逆バイアス電圧ＶＲ会印
加してｐ一層１０のキャリア発生領域全空乏層とし、導
電層４と金属層６との間に電圧をかけると光吸収によっ
て発生したキャリアたる電子が、ｐ一層８でなだれ現象
によって増倍されて導電１層４に注入され、この注入さ
れた電子が加速きれて、金属層６から放出されることと
なり、入射光に対応した′電子が放出される。
以上詳細に説明したように、本発明の光スイッチング電
子放出素子によれば、入射光量に対応した電子を放出す
ることができ、まだ接合型光電変換素子と電子放出素子
が積層されて一体化されるのでコンパクトで、高性能な
素子全提供することができる。
子放出素子によれば、入射光量に対応した電子を放出す
ることができ、まだ接合型光電変換素子と電子放出素子
が積層されて一体化されるのでコンパクトで、高性能な
素子全提供することができる。
なお接合型光電変換素子としてＰＩＮホトダイオードを
用いれば、ｉ層の存在により接合容量を小さくすること
ができ、且つ高電圧を印加してキャリヤの空乏層走行時
間が短縮され、高速動作の優れた光スイッチング電子放
出素子とすることができる。
用いれば、ｉ層の存在により接合容量を小さくすること
ができ、且つ高電圧を印加してキャリヤの空乏層走行時
間が短縮され、高速動作の優れた光スイッチング電子放
出素子とすることができる。
寸だ、接合型光電変換素子として、アバランシュ・ホト
ダイオードを用いれば、前記の高速性に加えて、なだれ
現象による電子増倍作用により、内部増幅作用を有する
元スイッチング電子放出素子とすることができる。
ダイオードを用いれば、前記の高速性に加えて、なだれ
現象による電子増倍作用により、内部増幅作用を有する
元スイッチング電子放出素子とすることができる。
第１図は本発明の光スイッチング電子放出素子の第１実
施例金示す概略的構成図である。 第２図は本発明の光スイッチング電子放出素子の第２実
施例を示す概略的構成図である。 第３図は、ＭＩＭ型電子放出素子の一般的な構成を示す
模式図である。 第４図は、ＭＩＭ型電子放出素子の概略的断面図である
。 １．１１・・・ｐ層層、２・・・ｉ層、３．７・・・ｎ
＋層、４・・・導電層、５・・・絶縁層、６・・・金属
層、８．１０・・・ｐ一層、９・・・ｐ層。
施例金示す概略的構成図である。 第２図は本発明の光スイッチング電子放出素子の第２実
施例を示す概略的構成図である。 第３図は、ＭＩＭ型電子放出素子の一般的な構成を示す
模式図である。 第４図は、ＭＩＭ型電子放出素子の概略的断面図である
。 １．１１・・・ｐ層層、２・・・ｉ層、３．７・・・ｎ
＋層、４・・・導電層、５・・・絶縁層、６・・・金属
層、８．１０・・・ｐ一層、９・・・ｐ層。
Claims (3)
- （１）少なくとも一導電型半導体領域と反対導電型半導
体領域とを有する接合型光電変換素子と、この接合型光
電変換素子上に設けられた、導電性材料上に絶縁体を挟
んで金属材料が積層された構造を有し、前記導電材料及
び金属材料間に電圧を印加することで前記金属材料の表
面から電子を放出する電子放出素子とを有する光スイッ
チング電子放出素子。 - （２）前記接合型光電変換素子がＰＩＮホトダイオード
である特許請求の範囲第１項記載の光スイッチング電子
放出素子。 - （３）前記接合型光電変換素子がアバランシュ・ホトダ
イオードである特許請求の範囲第１項記載の光スイッチ
ング電子放出素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1819187A JP2603233B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 光スイツチング電子放出素子 |
| EP87113260A EP0259878B1 (en) | 1986-09-11 | 1987-09-10 | Electron emission element |
| DE19873752064 DE3752064T2 (de) | 1986-09-11 | 1987-09-10 | Elektronenemittierendes Element |
| US08/094,404 US5304815A (en) | 1986-09-11 | 1993-07-21 | Electron emission elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1819187A JP2603233B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 光スイツチング電子放出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63187670A true JPS63187670A (ja) | 1988-08-03 |
| JP2603233B2 JP2603233B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=11964729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1819187A Expired - Fee Related JP2603233B2 (ja) | 1986-09-11 | 1987-01-30 | 光スイツチング電子放出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2603233B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008277699A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Fujifilm Corp | 撮像素子、撮像素子の駆動方法及び撮像素子の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP1819187A patent/JP2603233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008277699A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Fujifilm Corp | 撮像素子、撮像素子の駆動方法及び撮像素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2603233B2 (ja) | 1997-04-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |