RU2273074C1

RU2273074C1 - Vidicon target

Info

Publication number: RU2273074C1
Application number: RU2004122328/09A
Authority: RU
Inventors: Наталь Борисовна Захарова (RU); Наталья Борисовна Захарова; Олег Александрович Тимофеев (RU); Олег Александрович Тимофеев; Ирина Иннокентьевна Ятлинко (RU); Ирина Иннокентьевна Ятлинко
Original assignee: ОАО "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон"
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-03-27

Abstract

FIELD: television engineering; transmitting television units and industrial television.

SUBSTANCE: proposed vidicon target that incorporates provision for reducing number of white point defects or their complete elimination has substrate mounting successively disposed transparent conducting layer, cadmium selenide based photosensitive layer, and resistive layer; additional interlayer based on n⁺ cadmium selenide, 0.1 - 0.2 μm thick, is introduced between conducting layer and cadmium selenide based photosensitive layer.

EFFECT: improved quality of image background.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к передающим телевизионным приборам, более конкретно к видиконам, предназначенным для работы в промышленном телевидении.The invention relates to television technology, in particular to transmitting television devices, and more particularly to Vidicon intended for use in industrial television.

Наиболее известными для этой области применения являются приборы с мишенью на основе селенида кадмия (GB 1311404, оп. 28.03.74 г.; US 3890525, оп. 17.06.75 г.; GB 1516122, оп. 1977 г.; Авт. св. СССР 875996, оп. 1980 г.; FR 1582561, оп. 03.10.89 г.; ЕР 0162310, оп. 27.11.85 г.; ЕР 0254136, оп. 27.01.88 г.; п. RU 2145454, оп. 10.02.2000 г.). Такие мишени содержат подложку, прозрачный проводящий слой на ней, поверх него фоточувствительный слой на основе селенида кадмия и на нем резистивный слой. Видиконы с такими мишенями, обладая необходимым комплексом параметров для конкретного использования, должны отвечать требованиям высокого качества изображения.The most famous for this application are devices with a target based on cadmium selenide (GB 1311404, op. 28.03.74; US 3890525, op. 17.06.75; GB 1516122, op. 1977; Auth. USSR 875996, op. 1980; FR 1582561, op. 03.10.89; EP 0162310, op. 27.11.85; EP 0254136, op. 27.01.88; sub. RU 2145454, op. 10.02 .2000 g.). Such targets contain a substrate, a transparent conductive layer on it, a photosensitive layer based on cadmium selenide on top of it, and a resistive layer on it. Vidicons with such targets, possessing the necessary set of parameters for a specific use, must meet the requirements of high image quality.

Однако всем известным мишеням на основе селенида кадмия (CdSe) присущ один и тот же недостаток - наличие белых пятен (белых точечных дефектов) на изображении и большие сложности, связанные с изготовлением мишеней без белых пятен на изображении.However, all known targets based on cadmium selenide (CdSe) have the same drawback - the presence of white spots (white point defects) in the image and the great difficulties associated with the manufacture of targets without white spots in the image.

В качестве прототипа нами выбрана мишень видикона на основе селенида кадмия по п. RU 2145454, H 01 J 29/45, оп. 10.02.2000 г. Такая мишень обладает высокой чувствительностью, малым темновым током, малой инерционностью, высокой устойчивостью к температурным воздействиям. Мишень содержит подложку, прозрачный проводящий слой на ней, на нем - фотопроводящий слой на основе селенида кадмия и расположенный поверх него резистивный слой. Толщина фоточувствительного слоя d определяется из соотношения: 1/2α(λ)≤d≥1/α(λ), где α(λ) - коэффициент поглощения света материалом фоточувствительного слоя на длине волны λ=λ_max, λ_max - красная граница поглощения. Резистивный слой выполнен двумя слоями: первый слой - на основе AsSbS₃ толщиной 0,04-0,1 мкм, примыкающий к фотопроводящему слою на основе CdSe, второй слой - на основе AS₂Se₃, примыкающий к первому резистивному слою.As a prototype, we selected a target of a vidicon based on cadmium selenide according to p. RU 2145454, H 01 J 29/45, op. 02/10/2000, Such a target has high sensitivity, low dark current, low inertia, and high resistance to temperature influences. The target contains a substrate, a transparent conductive layer on it, on it - a photoconductive layer based on cadmium selenide and a resistive layer located on top of it. The thickness of the photosensitive layer d is determined from the relation: 1 / 2α (λ) ≤d≥1 / α (λ), where α (λ) is the light absorption coefficient of the material of the photosensitive layer at a wavelength of λ = λ _max , λ _max is the red absorption boundary . The resistive layer is made of two layers: the first layer is based on AsSbS ₃ with a thickness of 0.04-0.1 μm, adjacent to the photoconductive layer based on CdSe, the second layer is based on AS ₂ Se ₃ , adjacent to the first resistive layer.

Однако и этой мишени присущ общий для всех мишеней на основе CdSe недостаток - наличие белых пятен на изображении и большие сложности, связанные с изготовлением мишеней без белых пятен на изображении.However, this target also has a common drawback for all CdSe-based targets - the presence of white spots in the image and the great difficulties associated with the manufacture of targets without white spots in the image.

Изобретение решает задачу улучшения качества фона изображения в мишенях на основе селенида кадмия без ухудшения основных фотоэлектрических параметров мишени видикона и, как результат этого, увеличение процента выхода приборов с высокими требованиями к качеству фона изображения. Улучшение качества фона изображения в мишенях на основе CdSe достигается путем уменьшения количества или полного устранения белых точечных дефектов на изображении.The invention solves the problem of improving the quality of the image background in targets based on cadmium selenide without deterioration of the main photovoltaic parameters of the vidicon target and, as a result of this, increasing the percentage of output of devices with high requirements for image background quality. Improving the quality of the background image in targets based on CdSe is achieved by reducing the number or complete elimination of white point defects in the image.

Решается эта задача тем, что в известной мишени видикона, включающей подложку, последовательно расположенные на ней прозрачный проводящий слой, фоточувствительный слой на основе селенида кадмия и резистивный слой, между проводящим слоем и фоточувствительным слоем на основе селенида кадмия вводится дополнительная прослойка на основе селенида кадмия n⁺-типа проводимости толщиной 0,1-0,2 мкм.This problem is solved by the fact that an additional layer based on cadmium selenide n is introduced in a known target of a vidicon including a substrate, a transparent conducting layer, a photosensitive layer based on cadmium selenide and a resistive layer sequentially placed on it, between the conducting layer and a photosensitive layer based on cadmium selenide ⁺ -type of conductivity with a thickness of 0.1-0.2 microns.

Мишени на основе селенида кадмия относятся по физической модели к фотопроводящим мишеням с запорными контактами. Фоточувствительный слой на основе селенида кадмия имеет n-тип проводимости. При рабочих напряжениях в таких мишенях возможно ухудшение запорного контакта на границе фотопроводящего слоя и прозрачного проводящего слоя, обусловленное наличием локальных дефектов на подложке и прозрачном проводящем слое. Это приводит к локальному росту темнового тока мишеней и, тем самым, к появлению белых пятен на изображении. Это существенно снижает процент выхода видиконов с высокими требованиями к качеству фона изображения.According to the physical model, targets based on cadmium selenide belong to photoconductive targets with locking contacts. The photosensitive layer based on cadmium selenide has an n-type conductivity. At operating voltages in such targets, the locking contact at the interface between the photoconductive layer and the transparent conductive layer may deteriorate due to the presence of local defects on the substrate and the transparent conductive layer. This leads to a local increase in the dark current of the targets and, thus, to the appearance of white spots in the image. This significantly reduces the percentage of output vidicon with high demands on the quality of the background image.

Экспериментально установлено, что введение дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости толщиной 0,1-0,2 мкм дает эффект улучшения качества фона изображения при сохранении основных фотоэлектрических параметров мишени видикона. Такая дополнительная прослойка ослабляет электрическое поле на границе с прозрачным проводящим слоем, в результате чего возникновение белых точечных дефектов на изображении значительно уменьшается или полностью устраняется.It was experimentally established that the introduction of an additional layer based on a CdSe n ⁺ -type of conductivity with a thickness of 0.1-0.2 μm gives the effect of improving the quality of the background image while maintaining the basic photoelectric parameters of the target vidicon. Such an additional layer weakens the electric field at the boundary with the transparent conductive layer, as a result of which the appearance of white point defects in the image is significantly reduced or completely eliminated.

Если толщина вышеуказанной дополнительной прослойки меньше 0,1 мкм, то заметного улучшения качества фона изображения не наблюдается. При толщине такой дополнительной прослойки более 0,2 мкм наблюдается усиление неправильной кристаллизации фоточувствительного слоя на основе CdSe при его очувствляющем отжиге при высоких температурах, что приводит к появлению на изображении в приборах темных пятен, что недопустимо.If the thickness of the above additional layer is less than 0.1 μm, then a noticeable improvement in the quality of the background image is not observed. With a thickness of such an additional interlayer more than 0.2 μm, an increase in the incorrect crystallization of the photosensitive CdSe-based layer is observed upon sensitive annealing at high temperatures, which leads to the appearance of dark spots in the image in the devices, which is unacceptable.

Снижение числа белых пятен (белых точечных дефектов) на изображении в мишенях видикона на основе CdSe или их полное устранение приводит не только к улучшению качества фона изображения, но и к увеличению процента выхода приборов с высокими требованиями к качеству фона изображения.The reduction in the number of white spots (white point defects) in the image in CdSe-based Vidicon targets or their complete elimination leads not only to an improvement in the image background quality, but also to an increase in the percentage of output of devices with high requirements for image background quality.

На фиг.1 представлена структура заявляемой мишени видикона.Figure 1 presents the structure of the claimed target vidicon.

На фиг.2 представлен график зависимости процента выхода годных приборов от толщины дополнительной прослойки на основе CdSe.Figure 2 presents a graph of the percentage of yield of suitable devices on the thickness of the additional layer based on CdSe.

Рассмотрим конкретный пример выполнения мишени видикона на основе CdSe.Consider a specific example of a Vidicon target based on CdSe.

Мишень видикона содержит подложку (1) из стекла марки К-208 или кварца толщиной 2,0 мм, проводящий слой (2) In₂О₃ на ней толщиной 0,02 мкм, расположенную на этом слое дополнительную прослойку на основе CdSe с n⁺-типом проводимости (3) толщиной (0,1-0,2) мкм, на которой расположен фоточувствительный слой на основе CdSe (4) толщиной 0,24-0,48 мкм, на котором расположен резистивный слой (5), состоящий из слоя AsSbS₃ (6) толщиной 0,04-0,1 мкм, примыкающий к фоточувствительному слою, и слой As₂Se₃ (7) толщиной 0,6-1,5 мкм, примыкающий к слою AsSbS₃ (6).The vidicon target contains a substrate (1) of K-208 glass or 2.0 mm thick quartz glass, a conductive layer (2) In ₂ O ₃ on it 0.02 μm thick, an additional layer based on CdSe with n ⁺ located on this layer -type of conductivity (3) with a thickness of (0.1-0.2) μm, on which a photosensitive layer based on CdSe (4) with a thickness of 0.24-0.48 μm is located, on which a resistive layer (5) consisting of an AsSbS ₃ (6) layer 0.04-0.1 μm thick adjacent to the photosensitive layer, and an As ₂ Se ₃ (7) layer 0.6-1.5 μm thick adjacent to the AsSbS ₃ layer (6).

N⁺-тип проводимости может создаваться введением избыточной донорной примеси, допустимой при изготовлении фоточувствительной мишени на основе CdSe. В нашем случае дополнительная прослойка на основе CdSe n⁺-типа проводимости формировалась путем введения избыточного кадмия. Следует отметить, что выполнение фоточувствительной части мишени на основе CdSe и дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости возможно осуществить в одном технологическом цикле формирования слоя CdSe путем варьирования технологических приемов (например, температуры подложки, скорости напыления).The N ⁺ type of conductivity can be created by introducing excess donor impurity, which is acceptable in the manufacture of a photosensitive target based on CdSe. In our case, an additional interlayer based on a CdSe n ⁺ -type of conductivity was formed by introducing excess cadmium. It should be noted that the photosensitive part of the target based on CdSe and an additional interlayer based on the CdSe n ⁺ type of conductivity can be implemented in one technological cycle of the formation of the CdSe layer by varying technological methods (for example, substrate temperature, deposition rate).

Оптимальная толщина дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости составляет 0,15 мкм.The optimal thickness of the additional layer based on CdSe n ⁺ -type conductivity is 0.15 μm.

Мишень работает следующим образом.The target works as follows.

Электронный луч (9), сканируя мишень, создает на поверхности резистивного слоя (5) потенциал. Световое изображение (8) проецируется через подложку (1) и проводящий слой (2). Свет (8) поглощается в фоточувствительном слое на основе CdSe и в дополнительной прослойке на основе CdSe n⁺-типа проводимости. Избыточный Cd в дополнительной прослойке формирует уровни захвата дырок в CdSe, уменьшая напряженность поля на границе фоточувствительного слоя (3) и проводящего слоя (2), что приводит к уменьшению белых пятен на изображении.The electron beam (9), scanning the target, creates a potential on the surface of the resistive layer (5). The light image (8) is projected through the substrate (1) and the conductive layer (2). Light (8) is absorbed in a photosensitive layer based on CdSe and in an additional layer based on CdSe n ⁺ -type conductivity. Excessive Cd in the additional layer forms hole capture levels in CdSe, decreasing the field strength at the boundary of the photosensitive layer (3) and the conductive layer (2), which leads to a decrease in white spots in the image.

В таблице 1 приведены данные, иллюстрирующие влияние дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости толщиной 0,15 мкм (с избыточным содержанием Cd 10^-2-10^-1 ат.%), на число белых точечных дефектов. Приборы изготавливались в течение трех месяцев вперемежку.Table 1 presents data illustrating the effect of an additional layer based on CdSe n ⁺ -type conductivity 0.15 microns thick (Cd with excess 10 ^-2 -10 ^-1 atm.%), The number of white point defects. The devices were manufactured for three months interleaved.

Из таблицы 1 видно, что число белых точечных дефектов на изображении в мишенях заметно сокращается при введении дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости, а темные пятна, обусловленные неправильной кристаллизацией, отсутствуют.Table 1 shows that the number of white point defects in the image in the targets decreases markedly with the introduction of an additional layer based on the CdSe n ⁺ -type of conductivity, and there are no dark spots due to improper crystallization.

Таблица 1Table 1 Количество белых пятен на изображении для мишени без дополнительной прослойки и с дополнительной прослойкой на основе CdSe n⁺-типа проводимости и наличие темных пятен, обусловленных неправильной кристаллизацией.The number of white spots in the image for a target without an additional layer and with an additional layer based on a CdSe n ⁺ type of conductivity and the presence of dark spots due to improper crystallization. Структура мишениTarget structure Общее количество приборов (штук)The total number of devices (pieces) Количество приборов без белых пятен (штук)The number of devices without white spots (pieces) Количество приборов с 1-м белым пятном (штук)The number of devices with a 1st white spot (pieces) Количество приборов с более чем 1-м белым пятном (штук)Number of devices with more than 1 white spot (pieces) Наличие темных пятенDark spots Без дополнительной прослойкиNo extra layer 3636 1212 11eleven 1212 нетno С дополнительной прослойкой на основе CdSe n⁺-типа проводимости толщиной 0,15 мкмWith an additional layer based on CdSe n ⁺ -type conductivity 0.15 μm thick 30thirty 1717 55 88 нетno

Из графика (фиг.2) видно влияние толщины дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости на процент выхода годных приборов без дефектов в виде белых пятен. Приборы изготавливались в течение трех месяцев вперемежку, общее количество приборов - 82 штуки. При толщине дополнительной прослойки на основе CdSe более 0,1 мкм количество годных приборов начинает возрастать и растет с увеличением толщины дополнительной прослойки на основе CdSe. При толщине дополнительной прослойки на основе CdSe более 0,2 мкм на изображении появляются темные пятна, обусловленные неправильной кристаллизацией при очувствляющем отжиге фоточувствительного слоя.From the graph (figure 2) shows the influence of the thickness of the additional layer based on CdSe n ⁺ -type conductivity on the percentage of suitable devices without defects in the form of white spots. The devices were manufactured for three months intermittently, the total number of devices - 82 pieces. When the thickness of the additional layer based on CdSe is more than 0.1 μm, the number of suitable devices begins to increase and grows with increasing thickness of the additional layer based on CdSe. When the thickness of the additional CdSe-based interlayer is more than 0.2 μm, dark spots appear on the image due to improper crystallization during sensitive annealing of the photosensitive layer.

В таблице 2 представлены данные, характеризующие основные фотоэлектрические параметры приборов с мишенью на основе селенида кадмия, включающие дополнительную прослойку на основе CdSe n⁺-типа проводимости с оптимальной толщиной 0,15 мкм и с мишенью без дополнительной прослойки на основе CdSe.Table 2 presents data characterizing the main photoelectric parameters of devices with a target based on cadmium selenide, including an additional layer based on a CdSe n ⁺ type of conductivity with an optimal thickness of 0.15 μm and with a target without an additional layer based on CdSe.

Из таблицы 2 видно, что основные фотоэлектрические параметры мишеней с дополнительной прослойкой на основе CdSe n⁺-типа проводимости и без нее: темновой ток, ток сигнала, инерционность - не меняются, в пределах погрешности измерений.Table 2 shows that the main photoelectric parameters of targets with and without an additional interlayer based on a CdSe n ⁺ type of conductivity: the dark current, signal current, and inertia do not change, within the measurement error.

Таким образом, введение в мишень дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости, толщиной 0,1-0,2 мкм позволяет улучшить качество фона изображения, уменьшив или совсем исключив появление белых точечных дефектов (белых пятен), без ухудшения основных фотоэлектрических параметров и без ухудшения качества фона, связанного с появлением темных пятен, обусловленных неправильной кристаллизацией и, следовательно, увеличить процент выхода годных приборов.Thus, the introduction of an additional interlayer based on a CdSe n ⁺ -type of conductivity with a thickness of 0.1-0.2 μm into the target can improve the image background quality by reducing or completely eliminating the appearance of white point defects (white spots), without compromising the basic photoelectric parameters and without deterioration in the quality of the background associated with the appearance of dark spots due to improper crystallization and, therefore, increase the percentage of suitable devices.

Изобретение охватывает все возможные структуры мишени видикона на основе CdSe с различными проводящими и резистивными слоями, так как положительный результат от введения дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости не зависит от состава и количества вышеупомянутых слоев.The invention encompasses all possible structures of a CdSe-based Vidicon target with various conductive and resistive layers, since the positive result from the introduction of an additional layer based on a CdSe n ⁺ -type of conductivity does not depend on the composition and number of the aforementioned layers.

Claims

A vidicon target including a substrate, a transparent conducting layer sequentially arranged on it, a cadmium selenide photosensitive layer and a resistive layer, characterized in that an additional interlayer based on cadmium selenide of an n ⁺ type of conductivity is introduced between the conductive layer and the photosensitive layer thickness 0.1 ÷ 0.2 μm.