RU2799886C1

RU2799886C1 - Photocathode, electronic lamp and method of photocathode manufacturing

Info

Publication number: RU2799886C1
Application number: RU2021136674A
Authority: RU
Inventors: Терунори КАВАИ; Ёситака ТОРИИ; Масами СИБАЯМА; Хироюки ВАТАНАБЕ; Синити ЯМАСИТА
Original assignee: Хамамацу Фотоникс К.К.
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2023-07-13

Abstract

FIELD: electronics.

SUBSTANCE: photocathode includes a substrate, a photoelectric conversion layer provided on the substrate and generating photoelectrons in response to light incidence, and a sublayer provided between the substrate and the photoelectric conversion layer and containing beryllium. The sublayer has a first sublayer containing beryllium nitride.

EFFECT: increased productivity and quantum yield of the photocathode.

19 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

[0001] Настоящее раскрытие относится к фотокатоду, электронной лампе и способу изготовления фотокатода.[0001] The present disclosure relates to a photocathode, an electron tube, and a method for manufacturing a photocathode.

Предпосылки изобретенияBackground of the invention

[0002] Патентная литература 1 описывает фотокатод. Этот фотокатод включает в себя поддерживающую подложку, испускающий фотоэлектроны слой, предусмотренный на опорной подложке, и подслой, предусмотренный между поддерживающей подложкой и испускающим фотоэлектроны слоем. Подслой содержит оксид бериллиевого сплава или оксид бериллия.[0002] Patent Literature 1 describes a photocathode. This photocathode includes a support substrate, a photoelectron emitting layer provided on the support substrate, and a sublayer provided between the support substrate and the photoelectron emitting layer. The sublayer contains beryllium alloy oxide or beryllium oxide.

Список цитированияCitation list

Патентная литератураPatent Literature

[0003] Патентная литература 1: Японский патент № 5342769[0003] Patent Literature 1: Japanese Patent No. 5342769

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

[0004] В фотокатоде, описанном в патентной литературе 1, путем обеспечения подслоя, содержащего элемент бериллий между поддерживающей подложкой и испускающим фотоэлектроны слоем, пытаются добиться улучшения квантового выхода (эффективности). С другой стороны, в вышеописанной области техники требуется улучшение производительности.[0004] In the photocathode described in Patent Literature 1, by providing a sublayer containing the beryllium element between the support substrate and the photoelectron emitting layer, an attempt is made to improve the quantum yield (efficiency). On the other hand, in the above-described technical field, performance improvement is required.

[0005] Цель настоящего раскрытия состоит в предоставлении фотокатода, электронной лампы и способа изготовления фотокатода, которые способны улучшить производительность.[0005] An object of the present disclosure is to provide a photocathode, an electron tube, and a photocathode manufacturing method that can improve performance.

Решение проблемыSolution

[0006] Автор настоящего изобретения провел тщательные исследования для того, чтобы решить вышеописанную проблему, и тем самым добился следующего решения. А именно, подслой, содержащий нитрид бериллия, обеспечивает более высокую производительность (изготавливается более эффективно), чем подслой из оксида сплава бериллия или оксида бериллия. Настоящее раскрытие выполнено на основе такого решения.[0006] The inventor of the present invention has made careful studies in order to solve the above-described problem, and thus has achieved the following solution. Namely, a sublayer containing beryllium nitride provides higher productivity (manufactured more efficiently) than a sublayer of beryllium alloy oxide or beryllium oxide. The present disclosure has been made based on such a decision.

[0007] Таким образом, фотокатод в соответствии с настоящим раскрытием включает в себя подложку, слой фотоэлектрического преобразования, предусмотренный на подложке и выполненный с возможностью генерировать фотоэлектроны в ответ на падение света, и подслой, предусмотренный между подложкой и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий бериллий, причем подслой имеет первый подслой, содержащий нитрид бериллия.[0007] Thus, the photoelectric conversion layer according to the present disclosure includes a substrate, a photoelectric conversion layer provided on the substrate and configured to generate photoelectrons in response to light incidence, and a sublayer provided between the substrate and the photoelectric conversion layer and containing beryllium, the sublayer having a first sublayer containing beryllium nitride.

[0008] В этом фотокатоде подслой, содержащий бериллий, предусмотрен между подложкой и слоем фотоэлектрического преобразования. Дополнительно, подслой имеет первый подслой, содержащий нитрид бериллия. Вследствие этого, как показано в решении выше, эффективно изготавливается подслой. Таким образом, в соответствии с этим фотокатодом, может быть улучшена производительность.[0008] In this photocathode, a beryllium-containing sublayer is provided between the substrate and the photoelectric conversion layer. Additionally, the sublayer has a first sublayer containing beryllium nitride. Because of this, as shown in the solution above, the underlayer is effectively produced. Thus, according to this photocathode, performance can be improved.

[0009] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием подслой может иметь второй подслой, предусмотренный между первым подслоем и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий оксид бериллия. В этом случае улучшается квантовый выход.[0009] In the photocathode according to the present disclosure, the sublayer may have a second sublayer provided between the first sublayer and the photoelectric conversion layer and containing beryllium oxide. In this case, the quantum yield improves.

[0010] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия во втором подслое. В этом случае надежно (гарантированно) улучшается квантовый выход.[0010] In the photocathode according to the present disclosure, the amount of beryllium oxide may be greater than the amount of beryllium nitride in the second sublayer. In this case, the quantum yield is reliably (guaranteed) improved.

[0011] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием подслой может находиться в контакте с подложкой. В этом случае, поскольку подслой может быть сформирован непосредственно на подложке, дополнительно улучшается производительность.[0011] In the photocathode of the present disclosure, the sublayer may be in contact with the substrate. In this case, since the sublayer can be formed directly on the substrate, the performance is further improved.

[0012] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием слой фотоэлектрического преобразования может находиться в контакте с подслоем. В этом случае дополнительно улучшается квантовый выход.[0012] In the photocathode according to the present disclosure, the photoelectric conversion layer may be in contact with the sublayer. In this case, the quantum yield is further improved.

[0013] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием подложка может состоять из материала, который пропускает свет. В этом случае может быть сконфигурирован полупрозрачный фотокатод, работающий на просвет.[0013] In a photocathode according to the present disclosure, the substrate may be composed of a material that transmits light. In this case, a translucent transmissive photocathode can be configured.

[0014] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия в подслое. В этом случае улучшается квантовый выход фотокатода, а подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.[0014] In the photocathode according to the present disclosure, the amount of beryllium oxide may be greater than the amount of beryllium nitride in the sublayer. In this case, the quantum yield of the photocathode is improved, and the sublayer can function as a sublayer over a wider wavelength range.

[0015] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием в подслое количество по меньшей мере одного из нитрида бериллия и оксида бериллия может быть неравномерно распределено в направлении по толщине подслоя. При этом в подслое количество нитрида бериллия может быть больше со стороны подложки, чем со стороны слоя фотоэлектрического преобразования, а количество оксида бериллия может быть больше со стороны слоя фотоэлектрического преобразования, чем со стороны подложки.[0015] In the photocathode according to the present disclosure, in the sublayer, the amount of at least one of beryllium nitride and beryllium oxide may be unevenly distributed in the thickness direction of the sublayer. At the same time, in the sublayer, the amount of beryllium nitride may be greater on the side of the substrate than on the side of the photoelectric conversion layer, and the amount of beryllium oxide may be greater on the side of the photoelectric conversion layer than on the side of the substrate.

[0016] Альтернативно, в фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием в подслое количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя, и количество оксида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя. В любом из этих случаев дополнительно улучшается квантовый выход фотокатода, а подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.[0016] Alternatively, in the photocathode of the present disclosure, in the sublayer, the amount of beryllium nitride may be substantially uniformly distributed in the sublayer thickness direction, and the amount of beryllium oxide may be substantially evenly distributed in the sublayer thickness direction. In either of these cases, the quantum yield of the photocathode is further improved and the sublayer can function as a sublayer over a wider range of wavelengths.

[0017] Электронная лампа в соответствии с настоящим раскрытием включает в себя любой из вышеописанных фотокатодов и анод, выполненный с возможностью улавливать электроны. В соответствии с этой электронной лампой производительность может быть улучшена по вышеупомянутым причинам.[0017] The vacuum tube according to the present disclosure includes any of the above-described photocathodes and an anode configured to trap electrons. According to this vacuum tube, the performance can be improved for the above reasons.

[0018] Способ изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием включает в себя первый этап, на котором приготавливают подложку, второй этап, на котором на подложке формируют подслой, содержащий бериллий, и третий этап, на котором формируют слой фотоэлектрического преобразования, выполненный с возможностью генерировать фотоэлектроны в ответ на падение света на подслой, причем второй этап имеет этап формирования, на котором на подложке формируют промежуточный слой, содержащий нитрид бериллия, и этап обработки, на котором выполняют обработку оксидированием в отношении промежуточного слоя для формирования в качестве подслоя первого подслоя, предусмотренного на подложке и содержащего нитрид бериллия, и второго подслоя, предусмотренного на первом подслое и содержащего оксид бериллия.[0018] The method for manufacturing a photocathode according to the present disclosure includes a first step of preparing a substrate, a second step of forming a sublayer containing beryllium on the substrate, and a third step of forming a photoelectric conversion layer configured to generate photoelectrons in response to light incident on the sublayer, the second step having a forming step of forming an intermediate layer containing beryllium nitride on the substrate, and a processing step of performing processing. oxidizing with respect to the intermediate layer to form, as a sublayer, a first sublayer provided on the substrate and containing beryllium nitride, and a second sublayer provided on the first sublayer and containing beryllium oxide.

[0019] В этом способе изготовления после того, как на подложке сформирован промежуточный слой, содержащий нитрид бериллия, путем обработки оксидированием этого промежуточного слоя формируют подслой, включающий в себя первый подслой, содержащий нитрид бериллия, и второй подслой, содержащий оксид бериллия. Вследствие этого, как показано в решении выше, эффективно изготавливается подслой. Кроме того, улучшается квантовый выход. Таким образом, в соответствии с этим способом изготовления улучшается производительность фотокатода за счет улучшенного квантового выхода.[0019] In this manufacturing method, after an intermediate layer containing beryllium nitride is formed on the substrate, a sublayer is formed by oxidation treatment of this intermediate layer, including a first sublayer containing beryllium nitride and a second sublayer containing beryllium oxide. Because of this, as shown in the solution above, the underlayer is effectively produced. In addition, the quantum yield is improved. Thus, according to this manufacturing method, the performance of the photocathode is improved due to the improved quantum yield.

[0020] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на этапе формирования может быть сформирован промежуточный слой путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота. Таким образом, путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота может быть эффективно изготовлен подслой (промежуточный слой).[0020] In the method for manufacturing a photocathode according to the present disclosure, an intermediate layer may be formed in the formation step by evaporation or sputtering of beryllium in a nitrogen atmosphere. Thus, by evaporating or sputtering beryllium under a nitrogen atmosphere, a sublayer (intermediate layer) can be efficiently fabricated.

[0021] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на этапе формирования может быть сформирован промежуточный слой путем испарения или распыления бериллия в состоянии смешения инертного газа, отличного от азота, в атмосфере азота. В этом случае может быть эффективно изготовлен подслой (промежуточный слой).[0021] In the method for manufacturing a photocathode according to the present disclosure, an intermediate layer can be formed in the forming step by vaporizing or sputtering beryllium in a mixing state of an inert gas other than nitrogen in a nitrogen atmosphere. In this case, a sublayer (intermediate layer) can be effectively produced.

[0022] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием обработка оксидированием может включать в себя термическую обработку и/или обработку разрядом. Таким образом, в качестве обработки оксидированием для второго подслоя эффективной является термическая обработка или обработка разрядом.[0022] In the method for manufacturing a photocathode according to the present disclosure, the oxidation treatment may include heat treatment and/or discharge treatment. Thus, as the oxidation treatment for the second sublayer, heat treatment or discharge treatment is effective.

[0023] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на этапе обработки обработка оксидированием может быть выполнена так, что количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое. В этом случае может быть изготовлен фотокатод с надежно улучшенным квантовым выходом.[0023] In the method for manufacturing a photocathode according to the present disclosure, in the processing step, the oxidation treatment can be performed so that the amount of beryllium oxide is larger than the amount of beryllium nitride in the second sublayer. In this case, a photocathode with reliably improved quantum efficiency can be produced.

[0024] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на втором этапе подслой может быть сформирован непосредственно на подложке. В этом случае дополнительно улучшается производительность.[0024] In the method for manufacturing a photocathode according to the present disclosure, in a second step, a sublayer may be formed directly on the substrate. In this case, performance is further improved.

[0025] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на третьем этапе слой фотоэлектрического преобразования может быть сформирован непосредственно на подслое. В этом случае может быть изготовлен фотокатод с дополнительно улучшенным квантовым выходом.[0025] In the method for manufacturing a photocathode according to the present disclosure, in a third step, a photoelectric conversion layer may be formed directly on the sublayer. In this case, a photocathode with further improved quantum efficiency can be manufactured.

[0026] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием подложка может состоять из материала, который пропускает свет. В этом случае может быть изготовлен полупрозрачный фотокатод, работающий на просвет.[0026] In the method of manufacturing a photocathode in accordance with the present disclosure, the substrate may be composed of a material that transmits light. In this case, a translucent photocathode operating in transmission can be made.

Преимущественные эффекты изобретенияAdvantageous Effects of the Invention

[0027] В соответствии с настоящим раскрытием, возможно предоставление фотокатода, электронной лампы и способа изготовления фотокатода, которые способны улучшить производительность.[0027] According to the present disclosure, it is possible to provide a photocathode, an electron tube, and a photocathode manufacturing method that can improve performance.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0028] Фиг. 1 является схематическим видом в разрезе, иллюстрирующим электронную лампу (фотоэлектронный умножитель) в соответствии с настоящим вариантом осуществления.[0028] FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating a vacuum tube (photomultiplier tube) according to the present embodiment.

Фиг. 2 является видом в частичном разрезе фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1.Fig. 2 is a partial sectional view of the photocathode illustrated in FIG. 1.

Фиг. 3 является схематическим видом в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2.Fig. 3 is a schematic sectional view for describing the manufacturing method of the photocathode illustrated in FIG. 1 and 2.

Фиг. 4 является схематическим видом в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2.Fig. 4 is a schematic sectional view for describing the manufacturing method of the photocathode illustrated in FIG. 1 and 2.

Фиг. 5 является схематическим видом в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2.Fig. 5 is a schematic sectional view for describing the manufacturing method of the photocathode illustrated in FIG. 1 and 2.

Описание вариантов осуществленияDescription of Embodiments

[0029] Далее вариант осуществления будет конкретнее описан со ссылкой на чертежи. Отметим, что на каждом чертеже одинаковые или эквивалентные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и дублирующее описание может быть пропущено.[0029] Hereinafter, the embodiment will be more specifically described with reference to the drawings. Note that in each drawing, the same or equivalent elements are identified by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted.

[0030] Фиг. 1 является схематическим видом в разрезе, иллюстрирующим фотоэлектронный умножитель (фотоумножитель) в качестве примера электронной лампы в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Фотоумножитель 10 (электронная лампа), проиллюстрированный на фиг. 1, включает в себя фотокатод 1, сосуд 32, фокусирующий электрод 36, анод 38, блок 40 умножения, штырек (вывод) 44 ножки (штенгеля) и пластину 46 ножки. Сосуд 32 имеет трубчатую форму и выполнен в виде корпуса с вакуумом за счет герметизации одного конца входным окном 34 (здесь подложка 100 фотокатода 1) и герметизации другого конца пластиной 46 ножки. Фокусирующий электрод 36, анод 38 и блок 40 умножения расположены в сосуде.[0030] FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating a photomultiplier tube (photomultiplier tube) as an example of an electron tube according to the present embodiment. The photomultiplier tube 10 (electronic tube) illustrated in FIG. 1 includes a photocathode 1, a vessel 32, a focusing electrode 36, an anode 38, a multiplication unit 40, a pin (terminal) 44 of a leg (valve), and a leg plate 46. Vessel 32 has a tubular shape and is made in the form of a housing with a vacuum by sealing one end with an entrance window 34 (here the substrate 100 of the photocathode 1) and sealing the other end with a leg plate 46. The focusing electrode 36, the anode 38 and the multiplication unit 40 are located in the vessel.

[0031] Входное окно 34 пропускает падающий свет hν. Фотокатод 1 испускает фотоэлектроны e^- в ответ на падающий свет hν от входного окна 34. Фокусирующий электрод 36 направляет фотоэлектроны e^-, испускаемые из фотокатода 1, в блок 40 умножения. Блок 40 умножения включает в себя множество динодов 42 и приумножает вторичные электроды, образуемые в ответ на падение фотоэлектронов e^-. Анод 38 улавливает вторичные электроны, образованные блоком 40 умножения. Штырек 44 ножки предназначен для проникновения через пластину 46 ножки. Соответствующий фокусирующий электрод 36, анод 38 и диноды 42 электрически соединены со штырьком 44 ножки.[0031] The entrance window 34 transmits the incident light hν. The photocathode 1 emits photoelectrons e ^- in response to the incident light hν from the input window 34. The focusing electrode 36 directs the photoelectrons e ^- emitted from the photocathode 1 to the multiplication unit 40. Multiplication unit 40 includes a plurality of dynodes 42 and multiplies the secondary electrodes formed in response to the incidence of photoelectrons e ⁻ . The anode 38 captures the secondary electrons generated by the multiplication unit 40. The leg pin 44 is designed to penetrate through the leg plate 46 . The respective focusing electrode 36, the anode 38 and the dynodes 42 are electrically connected to the pin 44 of the leg.

[0032] Фиг. 2 является видом в частичном разрезе фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1. Фиг. 2(b) является увеличенным видом области A по фиг. 2(a). Как проиллюстрировано на фиг. 2, фотокатод 1 сконфигурирован как фотокатод пропускающего типа. Фотокатод 1 имеет подложку 100, подслой 200 и слой 300 фотоэлектрического преобразования. Подложка 100 состоит из материала, который пропускает свет (падающий свет hν). Подложка 100 включает в себя поверхность 101a и поверхность 102a (первая поверхность) на стороне, противоположной поверхности 101a. Поверхность 101a является поверхностью, обращенной наружу сосуда 32, и является здесь поверхностью падения для падающего света hν. Подслой 200 предусмотрен на поверхности 102a. Подслой 200 находится в контакте с поверхностью 102a. Таким образом, подслой 200 формируется непосредственно на подложке 100 (поверхности 102a).[0032] FIG. 2 is a partial sectional view of the photocathode illustrated in FIG. 1. FIG. 2(b) is an enlarged view of area A of FIG. 2(a). As illustrated in FIG. 2, the photocathode 1 is configured as a transmission type photocathode. The photocathode 1 has a substrate 100, a sublayer 200, and a photoelectric conversion layer 300. The substrate 100 is composed of a material that transmits light (incident light hν). The substrate 100 includes a surface 101a and a surface 102a (first surface) on a side opposite the surface 101a. The surface 101a is the surface facing outward of the vessel 32 and is here the incident surface for the incident light hν. The sublayer 200 is provided on the surface 102a. Sublayer 200 is in contact with surface 102a. Thus, the underlayer 200 is formed directly on the substrate 100 (surfaces 102a).

[0033] Подслой 200 имеет поверхность 200a на стороне, противоположной поверхности 102a. Слой 300 фотоэлектрического преобразования предусмотрен на поверхности 200a (второй поверхности). Другими словами, слой 300 фотоэлектрического преобразования предусмотрен на подложке 100, а подслой 200 предусмотрен между подложкой 100 и слоем 300 фотоэлектрического преобразования. Слой 300 фотоэлектрического преобразования находится в контакте с поверхностью 200a подслоя 200. Таким образом, слой 300 фотоэлектрического преобразования предусмотрен непосредственно на подслое 200 (поверхности 200a). Вследствие этого, в фотокатоде 1 подслой 200 и слой 300 фотоэлектрического преобразования последовательно уложены стопкой на подложке 100. Слой 300 фотоэлектрического преобразования воспринимает падение падающего света hν через подложку 100 и подслой 200 и образует фотоэлектроны e^- в ответ на этот падающий свет hν. Таким образом, здесь фотокатод 1 является полупрозрачным фотокатодом, работающим на просвет.[0033] The underlayer 200 has a surface 200a on the opposite side of the surface 102a. The photoelectric conversion layer 300 is provided on the surface 200a (second surface). In other words, the photoelectric conversion layer 300 is provided on the substrate 100, and the sublayer 200 is provided between the substrate 100 and the photoelectric conversion layer 300. The photoelectric conversion layer 300 is in contact with the surface 200a of the sublayer 200. Thus, the photoelectric conversion layer 300 is provided directly on the sublayer 200 (surface 200a). Therefore, in the photocathode 1, the sublayer 200 and the photoelectric conversion layer 300 are stacked in series on the substrate 100. The photoelectric conversion layer 300 senses the incidence of incident light hν through the substrate 100 and the sublayer 200 and generates photoelectrons ^e- in response to this incident light hν. Thus, here the photocathode 1 is a translucent photocathode operating in transmission.

[0034] Здесь будет описан первый конкретный пример конфигурации подслоя 200. В этом первом конкретном примере подслой 200 содержит нитрид бериллия (например, азотистый бериллий). Более конкретно, подслой 200 включает в себя первый подслой 210, содержащий нитрид бериллия, и второй подслой 220, содержащий оксид бериллия (например, оксид бериллия). Первый подслой 210 имеет поверхность 210a (третью поверхность) на стороне, противоположной поверхности 102a подложки 100. Второй подслой 220 предусмотрен на поверхности 210a. Другими словами, второй подслой 220 предусмотрен между первым подслоем 210 и слоем 300 фотоэлектрического преобразования. Здесь второй подслой 220 находится в контакте с поверхностью 210a первого подслоя 210. Отметим, что, как описано ниже, поверхность 210a не ограничивается поверхностью с четкой границей, как проиллюстрировано на чертеже, и может быть воображаемой поверхностью.[0034] Here, a first specific configuration example of the sublayer 200 will be described. In this first specific example, the sublayer 200 contains beryllium nitride (eg, beryllium nitride). More specifically, sublayer 200 includes a first sublayer 210 containing beryllium nitride and a second sublayer 220 containing beryllium oxide (eg, beryllium oxide). The first underlayer 210 has a surface 210a (third surface) on the side opposite the surface 102a of the substrate 100. The second underlayer 220 is provided on the surface 210a. In other words, the second sublayer 220 is provided between the first sublayer 210 and the photoelectric conversion layer 300 . Here, the second sublayer 220 is in contact with the surface 210a of the first sublayer 210. Note that, as described below, the surface 210a is not limited to a well-defined surface as illustrated in the drawing, and may be an imaginary surface.

[0035] Второй подслой 220 имеет поверхность на стороне, противоположной поверхности 102a подложки 100 и поверхности 210a первого подслоя 210. Эта поверхность второго подслоя 220 является здесь поверхностью 200a подслоя 200. Кроме того, первый подслой 210 находится в контакте с поверхностью 102a подложки 100. Таким образом, здесь подслой 200 находится в контакте с подложкой 100 (поверхностью 102a) в первом подслое 210 и находится в контакте со слоем 300 фотоэлектрического преобразования во втором подслое 220.[0035] The second sublayer 220 has a surface on the side opposite the surface 102a of the substrate 100 and the surface 210a of the first sublayer 210. This surface of the second sublayer 220 is here the surface 200a of the sublayer 200. In addition, the first sublayer 210 is in contact with the surface 102a of the substrate 100. Thus, here the sublayer 200 is in contact with the substrate 100 (surface 102a) in the first sublayer 210 and is in contact with the photoelectric conversion layer 300 in the second sublayer 220.

[0036] Количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое 220. Другими словами, количество оксида бериллия равно или меньше количества нитрида бериллия в первом подслое 210. Поверхность 210a первого подслоя 210 может быть охарактеризована как граница между областью, в которой количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия, и областью, в которой количество оксида бериллия равно или меньше количества нитрида бериллия в направлении по глубине подслоя 200 (направлении, пересекающем поверхность 200a подслоя 200). В этом случае первый подслой 210 и второй подслой 220 могут быть сформированы непрерывно и, таким образом, поверхность 210a может быть воображаемой поверхностью.[0036] The amount of beryllium oxide is greater than the amount of beryllium nitride in the second sublayer 220. In other words, the amount of beryllium oxide is equal to or less than the amount of beryllium nitride in the first sublayer 210. The surface 210a of the first sublayer 210 can be characterized as the boundary between the region in which the amount of beryllium oxide is greater than the amount of beryllium nitride and the region in which the amount of beryllium oxide beryllium is equal to or less than the amount of beryllium nitride in the depth direction of the sublayer 200 (the direction intersecting the surface 200a of the sublayer 200). In this case, the first sublayer 210 and the second sublayer 220 may be formed continuously, and thus the surface 210a may be an imaginary surface.

[0037] Отношение количества оксида бериллия и количества нитрида бериллия представляет собой, например, отношение числа атомов. В этом случае область, которая включает в себя поверхность 200a подслоя 200 (в направлении по глубине от поверхности 200a) и в которой показатель числа атомов кислорода больше показателя числа атомов азота, рассматривается как второй подслой 220, а область на стороне подложки 100 по отношению к этой области может рассматриваться как первый подслой 210. Примеры способа анализа числа атомов включают в себя рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию и электронную Оже-спектроскопию.[0037] The ratio of the amount of beryllium oxide and the amount of beryllium nitride is, for example, the ratio of the number of atoms. In this case, the region that includes the surface 200a of the sublayer 200 (in the depth direction from the surface 200a) and in which the number of oxygen atoms is greater than the number of nitrogen atoms is considered as the second sublayer 220, and the region on the side of the substrate 100 with respect to this region can be considered as the first sublayer 210. Examples of the atom number analysis method include X-ray photoelectron spectroscopy and Auger electron spectroscopy.

[0038] Толщина всего подслоя 200 составляет, например, примерно от 200 Å до 800 Å. Толщина первого подслоя 210 составляет, например, примерно от 200 Å до 700 Å. Толщина второго подслоя 220 составляет, например, примерно от 0 до 100 Å. Отношение толщины второго подслоя 220 к толщине первого подслоя 210 составляет, например, примерно от 0 до 0.5. Процент атомов кислорода во втором подслое 220 составляет, например, примерно от 30 ат.% до 100 ат.%. Отметим, что в фотокатоде 1 второй подслой 220 может быть не предусмотрен (т.е. «0» может быть выбран из вышеприведенного диапазона толщин второго подслоя 220), и в этом случае толщина первого подслоя 210 может соответствовать толщине всего подслоя 200. В случае, когда предусмотрен второй подслой 220, нижний предел толщины второго подслоя 220 составляет, например, 1 Å.[0038] The thickness of the entire sublayer 200 is, for example, from about 200 Å to 800 Å. The thickness of the first sublayer 210 is, for example, from about 200 Å to 700 Å. The thickness of the second sublayer 220 is, for example, from about 0 to 100 Å. The ratio of the thickness of the second sublayer 220 to the thickness of the first sublayer 210 is, for example, from about 0 to 0.5. The percentage of oxygen atoms in the second sublayer 220 is, for example, from about 30 at.% to 100 at.%. Note that in the photocathode 1, the second sublayer 220 may not be provided (i.e., "0" may be selected from the above range of thicknesses of the second sublayer 220), in which case the thickness of the first sublayer 210 may correspond to the thickness of the entire sublayer 200. In the case where the second sublayer 220 is provided, the lower limit of the thickness of the second sublayer 220 is, for example, 1 Å.

[0039] В дальнейшем будет описан второй конкретный пример конфигурации подслоя 200. В этом втором конкретном примере подслой 200 содержит нитрид бериллия (например, азотистый бериллий). Кроме того, подслой 200 может содержать кислород. Кислород может содержаться в виде оксида бериллия (например, окиси бериллия) в подслое 200. В случае, когда подслой 200 рассматривается в качестве слоя, включающего в себя две области из первой области 210R со стороны подложки 100 и второй области 220R со стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования (например, слоя, состоящего из первой области 210R и второй области 220R), распределение нитрида бериллия и оксида бериллия в первой области 210R и второй области 220R может иметь различные формы.[0039] In the following, a second specific configuration example of the sublayer 200 will be described. In this second specific example, the sublayer 200 contains beryllium nitride (eg, beryllium nitride). In addition, the sublayer 200 may contain oxygen. Oxygen may be contained as beryllium oxide (e.g., beryllium oxide) in the sublayer 200. In the case where the sublayer 200 is considered as a layer including two regions from the first region 210R on the side of the substrate 100 and the second region 220R on the side of the photoelectric conversion layer 300 (e.g., the layer consisting of the first region 210R and the second region 220R), the nitride distribution beryllium and beryllium oxide in the first region 210R and the second region 220R may have various shapes.

[0040] Например, в подслое 200 количество по меньшей мере одного из нитрида бериллия и оксида бериллия может быть неравномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200 (т.е. направлении, пересекающем поверхность 200a, направлении к слою 300 фотоэлектрического преобразования от подложки 100). Более конкретно, в подслое 200 может иметься отличие в распределении нитрида бериллия и оксида бериллия между первой областью 210R и второй областью 220R.[0040] For example, in the sublayer 200, the amount of at least one of beryllium nitride and beryllium oxide may be unevenly distributed in the thickness direction of the sublayer 200 (i.e., the direction crossing the surface 200a, the direction towards the photoelectric conversion layer 300 from the substrate 100). More specifically, in the sublayer 200, there may be a difference in the distribution of beryllium nitride and beryllium oxide between the first region 210R and the second region 220R.

[0041] Например, в подслое 200 количество нитрида бериллия может быть больше в первой области 210R, чем во второй области 220R, а количество оксида бериллия может быть больше во второй области 220R, чем в первой области 210R. Дополнительно, может иметься отличие в количестве между нитридом бериллия и оксидом бериллия в такой степени, что первая область 210R и вторая область 220R могут быть идентифицированы в качестве слоев, отличных друг от друга с расположенной между ними поверхностью 210a. В этом случае первая область 210R может рассматриваться в качестве нитридного слоя бериллия, а вторая область 220R может рассматриваться в качестве оксидного слоя бериллия.[0041] For example, in sublayer 200, the amount of beryllium nitride may be greater in the first region 210R than in the second region 220R, and the amount of beryllium oxide may be greater in the second region 220R than in the first region 210R. Additionally, there may be a difference in the amount between beryllium nitride and beryllium oxide to such an extent that the first region 210R and the second region 220R can be identified as layers different from each other with the surface 210a located therebetween. In this case, the first region 210R may be considered as the beryllium nitride layer, and the second region 220R may be considered as the beryllium oxide layer.

[0042] С другой стороны, в подслое 200 количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200, и количество оксида бериллия также может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200. Другими словами, по меньшей мере по двум областям из первой области 210R и второй области 220R количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по их толщине, и количество оксида бериллия также может быть по существу равномерно распределено в направлении по их толщине.[0042] On the other hand, in the sublayer 200, the amount of beryllium nitride may be substantially uniformly distributed in the thickness direction of the sublayer 200, and the amount of beryllium oxide may also be substantially uniformly distributed in the thickness direction of the sublayer 200. In other words, over at least two regions of the first region 210R and the second region 220R, the amount of beryllium nitride may be substantially uniformly distributed in their thickness direction, and the amount of beryllium oxide can also be substantially evenly distributed in their thickness direction.

[0043] Дополнительно, также в любых случаях количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия. Кроме того, также в любых случаях вышеописанное распределение не обязательно надежно демонстрируется по всему подслою 200, и в основном определено, что вышеописанное распределение показано субъективно, но также может в незначительной степени существовать область, демонстрирующая другую тенденцию.[0043] Additionally, also in any case, the amount of beryllium oxide may be greater than the amount of beryllium nitride. In addition, also in any case, the above-described distribution is not necessarily reliably demonstrated throughout the sublayer 200, and it is generally determined that the above-described distribution is shown subjectively, but there may also be an area showing a different trend to a small extent.

[0044] Кроме того, вышеописанные первый и второй конкретные примеры могут быть произвольно объединены друг с другом. Например, первая область 210R и вторая область 220R во втором конкретном примере могут быть замещены первым подслоем 210 и вторым подслоем 220 в первом конкретном примере. В этом случае диапазоны толщин первого подслоя 210 и второго подслоя 220 в первом конкретном примере могут быть применимы к первой области 210R и второй области 220R во втором конкретном примере.[0044] In addition, the above-described first and second specific examples can be arbitrarily combined with each other. For example, the first region 210R and the second region 220R in the second specific example may be replaced by the first sublayer 210 and the second sublayer 220 in the first specific example. In this case, the thickness ranges of the first sublayer 210 and the second sublayer 220 in the first specific example may be applicable to the first region 210R and the second region 220R in the second specific example.

[0045] Слой 300 фотоэлектрического преобразования, например, состоит из соединения сурьмы (Sb) и щелочного металла. Щелочной металл может включать в себя, например, по меньшей мере любой из цезия (Cs), калия (K) и натрия (Na). Слой 300 фотоэлектрического преобразования функционирует в качестве активного слоя фотокатода 1. Толщина слоя 300 фотоэлектрического преобразования составляет, например, примерно от 100 Å до 2500 Å. Толщина всего фотокатода 1 составляет, например, примерно от 300 Å до 3300 Å.[0045] The photoelectric conversion layer 300, for example, is composed of an antimony (Sb) compound and an alkali metal. The alkali metal may include, for example, at least any of cesium (Cs), potassium (K), and sodium (Na). The photoelectric conversion layer 300 functions as the active layer of the photocathode 1. The thickness of the photoelectric conversion layer 300 is, for example, about 100 Å to 2500 Å. The thickness of the entire photocathode 1 is, for example, about 300 Å to 3300 Å.

[0046] В дальнейшем будет описан способ изготовления фотокатода 1. Фиг. 3-5 являются схематическими видами в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2. Фиг. 3(c) является увеличенным видом области F по фиг. 3(b). Фиг. 4(b) является увеличенным видом области G по фиг. 4(a). В этом способе изготовления сначала, как проиллюстрировано на фиг. 3(a), приготавливают подложку 100 (первый этап). Здесь приготавливают сосуд 32, выполненный с возможностью герметизации одного конца подложкой 100. В дальнейшем подслой 200, содержащий бериллий, формируют на подложке 100 (поверхности 102a) (второй этап). Будет конкретнее описан второй этап.[0046] Hereinafter, the manufacturing method of the photocathode 1 will be described. FIG. 3-5 are schematic sectional views for describing the manufacturing method of the photocathode illustrated in FIG. 1 and 2. FIG. 3(c) is an enlarged view of the region F of FIG. 3(b). Fig. 4(b) is an enlarged view of the region G of FIG. 4(a). In this manufacturing method, first, as illustrated in FIG. 3(a), the substrate 100 is prepared (first step). Here, a vessel 32 configured to seal one end with the substrate 100 is prepared. Next, a beryllium-containing sublayer 200 is formed on the substrate 100 (surfaces 102a) (second step). The second step will be more specifically described.

[0047] На втором этапе сначала на подложке 100 (поверхности 102a) формируют промежуточный слой 400, содержащий нитрид бериллия (например, азотистый бериллий) (этап формирования). Более конкретно, сначала сосуд 32 (подложка 100), подвергнутый моющей обработки, располагают в камере B. Кроме того, в камере B располагают источник C бериллия обращенным к подложке 100 (поверхности 102a). Затем, в то время, как атмосфера внутри камеры B замещается атмосферой азота, промежуточный слой 400 формируют непосредственно на подложке 100 (поверхности 102a) путем испарения или распыления бериллия в этой атмосфере азота (см. фиг. 3(b) и 3(c)). Атмосфера внутри камеры B при этом может состоять только из азота или может быть смешана с инертным газом, отличным от азота. В качестве инертного газа упоминаются, например, аргон, гелий, неон, криптон, ксенон, водород и подобное.[0047] In the second step, first, an intermediate layer 400 containing beryllium nitride (eg, beryllium nitrogen) is formed on the substrate 100 (surface 102a) (forming step). More specifically, first, the vessel 32 (substrate 100) subjected to washing treatment is placed in chamber B. In addition, a beryllium source C is placed in chamber B facing the substrate 100 (surfaces 102a). Then, while the atmosphere inside the chamber B is replaced by a nitrogen atmosphere, the intermediate layer 400 is formed directly on the substrate 100 (surfaces 102a) by evaporation or sputtering of beryllium in this nitrogen atmosphere (see Fig. 3(b) and 3(c)). The atmosphere inside chamber B may then consist only of nitrogen or may be mixed with an inert gas other than nitrogen. As the inert gas, for example, argon, helium, neon, krypton, xenon, hydrogen and the like are mentioned.

[0048] В качестве метода испарения может быть использовано осаждение из паровой фазы с резистивным нагревом, химическое осаждение из паровой фазы и подобное. В качестве распыления может быть использовано реактивное магнетронное распыление постоянным током, радиочастотное (РЧ) магнетронное распыление (не реактивное), РЧ-реактивное магнетронное распыление или подобное.[0048] As an evaporation method, resistive heating vapor deposition, chemical vapor deposition, and the like can be used. As sputtering, DC reactive magnetron sputtering, radio frequency (RF) magnetron sputtering (non-reactive), RF reactive magnetron sputtering or the like can be used.

[0049] На последующем этапе, как проиллюстрировано на фиг. 3(b), другой конец сосуда 32 герметизируют пластиной 46 ножки с прикрепленными фокусирующим электродом 36, анодом и блоком 40 умножения. В фокусирующем электроде 36 расположен источник D испарения. Кроме того, в пластине 46 ножки с помощью штырька 44 ножки расположен источник E щелочного металла. В этом состоянии, как проиллюстрировано на фиг. 4, подслой 200 формируют из промежуточного слоя 400 путем обработки оксидированием промежуточного слоя 400 (этап обработки). Более конкретно, на этапе обработки обработку оксидированием выполняют в отношении промежуточного слоя 400 со стороны промежуточного слоя 400, противоположной подложке 100. Тем самым область в форме пленки, которая включает в себя поверхность 400a на промежуточном слое 400 со стороны, противоположной подложке 100, и содержит нитрид бериллия, замещается областью, содержащей оксид бериллия. В результате формируются первый подслой 210 и второй подслой 220 и получают подслой 200.[0049] In a subsequent step, as illustrated in FIG. 3(b), the other end of the vessel 32 is sealed with a leg plate 46 with a focusing electrode 36, an anode and a multiplier 40 attached. The focusing electrode 36 houses an evaporation source D. In addition, in the leg plate 46, the alkali metal source E is disposed by the leg pin 44 . In this state, as illustrated in FIG. 4, the sublayer 200 is formed from the intermediate layer 400 by an oxidation treatment of the intermediate layer 400 (processing step). More specifically, in the processing step, the oxidation treatment is performed on the intermediate layer 400 on the side of the intermediate layer 400 opposite to the substrate 100. Thereby, the film-shaped region that includes the surface 400a on the intermediate layer 400 on the side opposite to the substrate 100 and contains beryllium nitride is replaced by a region containing beryllium oxide. As a result, the first sublayer 210 and the second sublayer 220 are formed and the sublayer 200 is obtained.

[0050] Таким образом, на этапе обработки обработку оксидированием выполняют в отношении промежуточного слоя 400 со стороны, противоположной подложке 100 (поверхности 102a), таким образом, что первый подслой 210, предусмотренный на подложке 100 (поверхности 102a) и содержащий нитрид бериллия, и второй подслой 220, предусмотренный на поверхности 210a на первом подслое 210 со стороны, противоположной подложке 100 (поверхности 102a), и содержащий оксид бериллия, формируются в качестве подслоя 200. Способ обработки оксидированием является, например, термической обработкой и/или обработкой разрядом.[0050] Thus, in the processing step, oxidation treatment is performed on the intermediate layer 400 on the side opposite the substrate 100 (surface 102a), such that the first sublayer 210 provided on the substrate 100 (surface 102a) and containing beryllium nitride, and the second sublayer 220 provided on the surface 210a on the first sublayer 210 on the side opposite under spoon 100 (surfaces 102a), and containing beryllium oxide, are formed as a sublayer 200. The oxidation treatment method is, for example, heat treatment and/or discharge treatment.

[0051] В случае оксидирования разрядом может быть использовано оксидирование разрядом постоянного тока, оксидирование разрядом переменного тока (например, оксидирование с помощью РЧ-разрядов) или подобное. В случае использования в качестве способа обработки оксидированием тлеющего разряда, после того, как кислород надлежащим образом заключен в сосуде 32, установленном в состоянии вакуума, между фокусирующим электродом 36 и сосудом 32 (подложкой 100) прикладывают напряжение, и область, содержащая нитрид бериллия, замещается областью, содержащей оксид бериллия, со стороны поверхности 400a промежуточного слоя 400. Давление (давление газа) в сосуде 32 при этом составляет, например, примерно от 0,01 Па до 1000 Па.[0051] In the case of discharge oxidation, DC discharge oxidation, AC discharge oxidation (eg, RF discharge oxidation), or the like can be used. In the case of using the glow discharge oxidation treatment method, after oxygen is properly enclosed in the vessel 32 set in a vacuum state, a voltage is applied between the focusing electrode 36 and the vessel 32 (substrate 100), and the beryllium nitride-containing area is replaced by the beryllium oxide-containing area from the side of the surface 400a of the intermediate layer 400. Pressure (gas pressure) in the vessel 32 in this case is, for example, from about 0.01 Pa to 1000 Pa.

[0052] Отметим, что на этапе формирования подслой 200, содержащий нитрид бериллия и оксид бериллия, формируют путем использования атмосферы, содержащей азот и кислород, и таким образом эта обработка оксидированием (этап обработки) может быть пропущена. Альтернативно, количество оксида бериллия в подслое 200 может быть дополнительно увеличено путем дополнительного выполнения этой обработки оксидированием (этапа обработки). В качестве способа обработки оксидированием, в дополнение к оксидированию разрядом или оксидированию нагревом, как упомянуто выше, может быть использовано оксидирование светом, оксидирование окислительной атмосферой (такой как атмосфера озона или водяного пара) или окислителем (таким как окисляющий раствор), их сочетанием и подобным. Дополнительно, путем изменения условий способа обработки оксидированием может быть получен подслой 200 с распределением, как упомянуто выше.[0052] Note that in the forming step, the sublayer 200 containing beryllium nitride and beryllium oxide is formed by using an atmosphere containing nitrogen and oxygen, and thus this oxidation treatment (treatment step) can be skipped. Alternatively, the amount of beryllium oxide in the sublayer 200 can be further increased by further performing this oxidation treatment (treatment step). As the oxidation treatment method, in addition to discharge oxidation or heat oxidation as mentioned above, light oxidation, oxidation with an oxidizing atmosphere (such as an ozone or steam atmosphere) or an oxidizing agent (such as an oxidizing solution), a combination thereof, and the like can be used. Additionally, by changing the conditions of the oxidation treatment method, a sublayer 200 with a distribution as mentioned above can be obtained.

[0053] На последующем этапе, как проиллюстрировано на фиг. 5, слой 300 фотоэлектрического преобразования формируют на поверхности 200a подслоя 200 со стороны, противоположной подложке 100 (третий этап). Более конкретно, на третьем этапе, сначала, как проиллюстрировано на фиг. 5(a), на поверхности 200a формируют промежуточный слой 500 путем испарения сурьмы с использованием источника D испарения. В дальнейшем, как проиллюстрировано на фиг. 5(b), промежуточный слой 500 активируют путем подачи пара щелочного металла из источника E щелочного металла на промежуточный слой 500. Тем самым слой 300 фотоэлектрического преобразования, состоящий из соединения сурьмы и щелочного металла, формируется из промежуточного слоя 500.[0053] In the next step, as illustrated in FIG. 5, the photoelectric conversion layer 300 is formed on the surface 200a of the sublayer 200 on the side opposite the substrate 100 (third step). More specifically, in the third step, first, as illustrated in FIG. 5(a), an intermediate layer 500 is formed on the surface 200a by evaporating antimony using an evaporator source D. Further, as illustrated in FIG. 5(b), the intermediate layer 500 is activated by supplying an alkali metal vapor from an alkali metal source E to the intermediate layer 500. Thereby, a photoelectric conversion layer 300 composed of an antimony-alkali metal compound is formed from the intermediate layer 500.

[0054] Как описано выше, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления подслой 200, содержащий бериллий, предусматривается между подложкой 100 и слоем 300 фотоэлектрического преобразования. Дополнительно, подслой 200 имеет первый подслой 210, содержащий нитрид бериллия. В соответствии с решением автора настоящего изобретения скорость пленкообразования для пленки, содержащей нитрид бериллия, становится выше скорости пленкообразования для пленки, содержащей оксид бериллия, например, при распылении в атмосфере азота или подобном. Таким образом эффективно изготавливается подслой 200. Таким образом, в соответствии с этим фотокатодом 1, улучшается производительность. Отметим, что в соответствии с решением автора настоящего изобретения в случае использования подслоя 200, содержащего нитрид бериллия, также может быть гарантирована достаточная чувствительность (квантовый выход).[0054] As described above, in the photocathode 1 according to the present embodiment, a beryllium-containing sublayer 200 is provided between the substrate 100 and the photoelectric conversion layer 300. Additionally, the sublayer 200 has a first sublayer 210 containing beryllium nitride. According to the decision of the present inventor, the film formation rate of the film containing beryllium nitride becomes higher than the film formation rate of the film containing beryllium oxide, for example, by spraying under nitrogen atmosphere or the like. Thus, the sublayer 200 is efficiently manufactured. Thus, according to this photocathode 1, the performance is improved. Note that, according to the decision of the inventor of the present invention, in the case of using the sublayer 200 containing beryllium nitride, sufficient sensitivity (quantum yield) can also be guaranteed.

[0055] Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления подслой 200 имеет второй подслой 220, предусмотренный между первым подслоем 210 и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий оксид бериллия. Вследствие этого улучшается квантовый выход.[0055] In addition, in the photocathode 1 according to the present embodiment, the sublayer 200 has a second sublayer 220 provided between the first sublayer 210 and the photoelectric conversion layer and containing beryllium oxide. As a result, the quantum yield is improved.

[0056] Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое 220. Вследствие этого, надежно улучшается квантовый выход. Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления подслой 200 находится в контакте с подложкой 100. Вследствие этого, поскольку подслой 200 может быть сформирован непосредственно на подложке 100, дополнительно улучшается производительность.[0056] In addition, in the photocathode 1 according to the present embodiment, the amount of beryllium oxide is larger than the amount of beryllium nitride in the second sublayer 220. As a result, quantum efficiency is reliably improved. In addition, in the photocathode 1 according to the present embodiment, the sublayer 200 is in contact with the substrate 100. Because of this, since the sublayer 200 can be formed directly on the substrate 100, performance is further improved.

[0057] Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления слой 300 фотоэлектрического преобразования находится в контакте с подслоем 200. Вследствие этого дополнительно улучшается квантовый выход. Более конкретно, когда подслой 200, содержащий бериллий, предусматривается в состоянии контакта со слоем 300 фотоэлектрического преобразования, то диффузия щелочного металла (например, калия или цезия), содержащегося в слое 300 фотоэлектрического преобразования, эффективно подавляется в процессе изготовления, и в результате считается, что он реализует высокоэффективный квантовый выход. Более того, подслой 200 функционирует так, чтобы менять на противоположное направление, из фотоэлектронов, образуемых в слое 300 фотоэлектрического преобразования, фотоэлектронов, перемещающихся в сторону подложки 100, в сторону слоя 300 фотоэлектрического преобразования, и в результате считается, что он улучшает квантовый выход фотокатода 1 в целом.[0057] In addition, in the photocathode 1 according to the present embodiment, the photoelectric conversion layer 300 is in contact with the sublayer 200. As a result, the quantum efficiency is further improved. More specifically, when the beryllium-containing sublayer 200 is provided in a state of contact with the photoelectric conversion layer 300, the diffusion of an alkali metal (for example, potassium or cesium) contained in the photoelectric conversion layer 300 is effectively suppressed in the manufacturing process, and as a result, it is considered to realize a highly efficient quantum efficiency. Moreover, the sublayer 200 functions to reverse from the photoelectrons generated in the photoelectric conversion layer 300 to the photoelectrons moving towards the substrate 100 towards the photoelectric conversion layer 300, and as a result, it is considered to improve the quantum efficiency of the photocathode 1 as a whole.

[0058] Отметим, что фотокатод 1 включает в себя подслой 200, содержащий бериллий. Таким образом, путем использования подслоя 200, содержащего бериллий, дополнительно улучшается эффективный квантовый выход и улучшается чувствительность.[0058] Note that the photocathode 1 includes a sublayer 200 containing beryllium. Thus, by using the beryllium-containing sublayer 200, the effective quantum yield is further improved and the sensitivity is improved.

[0059] Кроме того, в фотокатоде 1 подслой 200 может содержать оксид бериллия. В этом случае улучшается квантовый выход фотокатода 1, и подслой может функционировать в качестве подслоя 200 в более широком диапазоне длин волн.[0059] In addition, in the photocathode 1, the sublayer 200 may contain beryllium oxide. In this case, the quantum yield of the photocathode 1 is improved, and the sublayer can function as sublayer 200 over a wider wavelength range.

[0060] Кроме того, в фотокатоде 1 количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия в подслое 200. В этом случае дополнительно улучшается квантовый выход фотокатода 1, и подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.[0060] In addition, in the photocathode 1, the amount of beryllium oxide can be greater than the amount of beryllium nitride in the sublayer 200. In this case, the quantum efficiency of the photocathode 1 is further improved, and the sublayer can function as a sublayer in a wider wavelength range.

[0061] Кроме того, в фотокатоде 1 в подслое 200 количество по меньшей мере одного из нитрида бериллия и оксида бериллия может быть неравномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200, количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200, и количество оксида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200. В случае неравномерного распределения, когда подслой 200 рассматривается в качестве слоя, включающего в себя две области из первой области 210R со стороны подложки 100 и второй области 220R со стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования, в подслое 200 количество нитрида бериллия может быть больше со стороны первой области 210R (стороны подложки 100), чем со стороны второй области 220R (стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования), а количество оксида бериллия может быть больше со стороны второй области 200R (стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования), чем со стороны первой области 210R (стороны подложки 100). Дополнительно, первая область 210R и вторая область 220R могут быть первым подслоем и вторым подслоем, уложенными стопкой чередующимся образом, и второй подслой может быть расположен со стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования по отношению к первому слою и может содержать оксид бериллия. Также в любых случаях дополнительно улучшается квантовый выход фотокатода 1, и подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.[0061] In addition, in the photocathode 1 in the sublayer 200, the amount of at least one of beryllium nitride and beryllium oxide can be unevenly distributed in the thickness direction of the sublayer 200, the amount of beryllium nitride can be substantially evenly distributed in the thickness direction of the sublayer 200, and the amount of beryllium oxide can be substantially evenly distributed in the thickness direction of the sublayer 200 In the case of uneven distribution, when the sublayer 200 is considered as a layer including two regions of the first region 210R on the side of the substrate 100 and the second region 220R on the side of the photoelectric conversion layer 300, in the sublayer 200, the amount of beryllium nitride may be more on the side of the first region 210R (side of the substrate 100) than on the side of the second region 220R (side of the photoelectric layer 300). conversion), and the amount of beryllium oxide may be larger on the side of the second region 200R (side of the photoelectric conversion layer 300) than on the side of the first region 210R (side of the substrate 100). Additionally, the first region 210R and the second region 220R may be a first sublayer and a second sublayer stacked in an alternating manner, and the second sublayer may be located on the photoelectric conversion layer 300 side of the first layer and may contain beryllium oxide. Also, in any case, the quantum yield of the photocathode 1 is further improved and the sublayer can function as a sublayer over a wider wavelength range.

[0062] Здесь, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления после того, как промежуточный слой 400, содержащий нитрид бериллия, сформирован на подложке 100, путем обработки оксидированием этого промежуточного слоя 400 формируется подслой 200, включающий в себя первый подслой 210, содержащий нитрид бериллия, и второй подслой 220, содержащий оксид бериллия. Вследствие этого, как показано в вышеупомянутом решении, эффективно изготавливается подслой 200. Кроме того, улучшается квантовый выход. Таким образом, в соответствии с этим способом изготовления улучшается производительность фотокатода 1 за счет улучшенного квантового выхода.[0062] Here, in the manufacturing method of the photocathode 1 according to the present embodiment, after the intermediate layer 400 containing beryllium nitride is formed on the substrate 100, by oxidation processing of this intermediate layer 400, a sublayer 200 is formed, including a first sublayer 210 containing beryllium nitride and a second sublayer 220 containing beryllium oxide. Because of this, as shown in the above solution, the sublayer 200 is efficiently fabricated. In addition, the quantum efficiency is improved. Thus, according to this manufacturing method, the performance of the photocathode 1 is improved due to the improved quantum yield.

[0063] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на этапе формирования промежуточный слой 400 формируют путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота. Таким образом, путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота может быть эффективно изготовлен подслой 200 (промежуточный слой 400).[0063] In addition, in the manufacturing method of the photocathode 1 according to the present embodiment, in the formation step, the intermediate layer 400 is formed by evaporation or sputtering of beryllium in a nitrogen atmosphere. Thus, by evaporating or sputtering beryllium under a nitrogen atmosphere, the underlayer 200 (intermediate layer 400) can be effectively produced.

[0064] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на этапе формирования промежуточный слой 400 формируют путем испарения или распыления бериллия в состоянии смешения инертного газа, отличного от азота, в атмосфере азота. Вследствие этого, может быть эффективно изготовлен подслой 200 (промежуточный слой 400).[0064] In addition, in the manufacturing method of the photocathode 1 according to the present embodiment, in the formation step, the intermediate layer 400 is formed by evaporating or sputtering beryllium in a mixing state of an inert gas other than nitrogen in a nitrogen atmosphere. Because of this, the sublayer 200 (intermediate layer 400) can be efficiently manufactured.

[0065] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления в качестве обработки оксидированием для формирования второго подслоя 220 эффективной является термическая обработка или обработка разрядом. В соответствии с решением автора настоящего изобретения путем использования оксидирования с помощью тлеющего разряда в качестве обработки оксидированием может быть достигнуто улучшение чувствительности (квантовый выход) в сравнении с оксидированием нагревом.[0065] In addition, in the manufacturing method of the photocathode 1 according to the present embodiment, as the oxidation treatment to form the second sublayer 220, heat treatment or discharge treatment is effective. According to the present inventor, by using glow discharge oxidation as the oxidation treatment, an improvement in sensitivity (quantum yield) compared to heat oxidation can be achieved.

[0066] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на этапе обработки обработку оксидированием выполняют таким образом, что количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое 200. Тем самым может быть изготовлен фотокатод с надежно улучшенным квантовым выходом.[0066] In addition, in the manufacturing method of the photocathode 1 according to the present embodiment, in the processing step, the oxidation treatment is performed so that the amount of beryllium oxide is larger than the amount of beryllium nitride in the second sublayer 200. Thereby, a photocathode with reliably improved quantum efficiency can be manufactured.

[0067] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на втором этапе подслой 200 формируют непосредственно на подложке 100. Вследствие этого дополнительно повышается производительность. Более того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на третьем этапе слой 300 фотоэлектрического преобразования формируют непосредственно на подслое 200. Вследствие этого, как показано в вышеупомянутом решении, может быть изготовлен фотокатод 1 с дополнительно улучшенным квантовым выходом.[0067] In addition, in the method for manufacturing the photocathode 1 according to the present embodiment, in the second step, the sublayer 200 is directly formed on the substrate 100. As a result, productivity is further improved. Moreover, in the manufacturing method of the photocathode 1 according to the present embodiment, in the third step, the photoelectric conversion layer 300 is directly formed on the sublayer 200. Therefore, as shown in the above solution, the photocathode 1 with further improved quantum efficiency can be manufactured.

[0068] Вышеприведенный вариант осуществления предназначен для описания варианта осуществления настоящего раскрытия. Таким образом, настоящее раскрытие не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления, и могут быть выполнены различные модификации. Например, в вышеописанном варианте осуществления фотокатод 1 описан как фотокатод пропускающего типа, но фотокатод 1 также может быть выполнен в качестве фотокатода отражающего типа. Кроме того, между подложкой 100 (поверхностью 102a) и подслоем 200 и/или между подслоем 200 (поверхностью 200a) и слоем 300 фотоэлектрического преобразования может быть помещен другой слой.[0068] The above embodiment is intended to describe an embodiment of the present disclosure. Thus, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the photocathode 1 is described as a transmission type photocathode, but the photocathode 1 can also be configured as a reflective type photocathode. In addition, another layer may be placed between the substrate 100 (surface 102a) and the sublayer 200 and/or between the sublayer 200 (surface 200a) and the photoelectric conversion layer 300.

[0069] Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления первый подслой 210 и второй подслой 220 были сформированы путем обработки оксидированием промежуточного слоя 400, содержащего нитрид бериллия. С другой стороны, первый подслой 210 и второй подслой 220 могут быть сформированы путем формирования пленки, содержащей нитрид бериллия (слоя, который становится первым подслоем 210) и затем формирования новой пленки, содержащей оксид бериллия (слоя, который становится вторым подслоем) по отношению к той пленке. В этом случае поверхность 210a между первым подслоем 210 и вторым подслоем 220 может быть фактически существующей поверхностью.[0069] In addition, in the above embodiment, the first sublayer 210 and the second sublayer 220 were formed by oxidation treatment of the intermediate layer 400 containing beryllium nitride. On the other hand, the first sublayer 210 and the second sublayer 220 can be formed by forming a film containing beryllium nitride (a layer that becomes the first sublayer 210) and then forming a new film containing beryllium oxide (a layer that becomes the second sublayer) with respect to that film. In this case, the surface 210a between the first sublayer 210 and the second sublayer 220 may be an actual surface.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

[0070] Предоставляются фотокатод, электронная лампа и способ изготовления фотокатода, которые способны улучшать производительность.[0070] A photocathode, an electron tube, and a method for manufacturing a photocathode that are capable of improving performance are provided.

Список ссылочных позицийList of reference positions

[0071] 1: фотокатод, 10: фотоумножитель (электронная лампа), 100: подложка, 200: подслой, 210: первый подслой, 220: второй подслой, 300: слой фотоэлектрического преобразования, 400, 500: промежуточный слой.[0071] 1: photocathode, 10: photomultiplier (electronic tube), 100: substrate, 200: sublayer, 210: first sublayer, 220: second sublayer, 300: photoelectric conversion layer, 400, 500: intermediate layer.

Claims

1. Photocathode, containing:

substrate;

a photoelectric conversion layer provided on the substrate and configured to generate photoelectrons in response to the incident light; And

a sublayer provided between the substrate and the photoelectric conversion layer and containing beryllium, while

the sublayer has a first sublayer containing beryllium nitride.

2. The photocathode according to claim 1, wherein the sublayer has a second sublayer provided between the first sublayer and the photoelectric conversion layer and containing beryllium oxide.

3. The photocathode according to claim 2, in which the amount of beryllium oxide is greater than the amount of beryllium nitride in the second sublayer.

4. Photocathode according to any one of paragraphs. 1-3 in which the sublayer is in contact with the substrate.

5. Photocathode according to any one of paragraphs. 1-4 in which the photoelectric conversion layer is in contact with the sublayer.

6. Photocathode according to any one of paragraphs. 1-5, in which the substrate consists of a material that transmits light.

7. Photocathode according to any one of paragraphs. 1-5, in which the amount of beryllium oxide is greater than the amount of beryllium nitride in the sublayer.

8. Photocathode according to any one of paragraphs. 1-7, wherein in the sublayer, the amount of at least one of beryllium nitride and beryllium oxide is unevenly distributed in the thickness direction of the sublayer.

9. The photocathode according to claim 8, wherein in the sublayer, the amount of beryllium nitride is greater on the side of the substrate than on the side of the photoelectric conversion layer, and the amount of beryllium oxide is greater on the side of the photoelectric conversion layer than on the side of the substrate.

10. Photocathode according to any one of paragraphs. 1-7, wherein in the sublayer, the amount of beryllium nitride is substantially uniformly distributed in the thickness direction of the sublayer, and the amount of beryllium oxide is substantially evenly distributed in the thickness direction of the sublayer.

11. An electronic lamp containing:

photocathode according to any one of paragraphs. 1-10 and

an anode configured to trap electrons.

12. A method for manufacturing a photocathode, comprising:

a first step in which the substrate is prepared;

a second step in which a sublayer containing beryllium is formed on the substrate; And

the third step, in which a photoelectric conversion layer is formed on the sublayer, configured to generate photoelectrons in response to the incidence of light, while

the second stage has

a forming step in which an intermediate layer containing beryllium nitride is formed on the substrate, and

a processing step of performing an oxidation treatment on the intermediate layer so as to form, as a sublayer, a first sublayer provided on the substrate and containing beryllium nitride, and a second sublayer provided on the first sublayer and containing beryllium oxide.

13. The method for manufacturing a photocathode according to claim 12, wherein in the formation step, the intermediate layer is formed by evaporation or sputtering of beryllium in a nitrogen atmosphere.

14. The method for manufacturing a photocathode according to claim 13, wherein in the forming step, the intermediate layer is formed by evaporating or sputtering beryllium in a mixing state of an inert gas other than nitrogen in a nitrogen atmosphere.

15. A method of manufacturing a photocathode according to any one of paragraphs. 12-14, wherein the oxidation treatment includes heat treatment and/or discharge treatment.

16. A method of manufacturing a photocathode according to any one of paragraphs. 12-15, wherein in the treatment step, the oxidation treatment is performed so that the amount of beryllium oxide is greater than the amount of beryllium nitride in the second sublayer.

17. A method of manufacturing a photocathode according to any one of paragraphs. 12-16, in which in the second step the sublayer is formed directly on the substrate.

18. A method of manufacturing a photocathode according to any one of paragraphs. 12-17, in which, in a third step, a photoelectric conversion layer is formed directly on the sublayer.

19. A method of manufacturing a photocathode according to any one of paragraphs. 12-18, wherein the substrate consists of a material that transmits light.