JP2009272102A - 光電陰極及びそれを備える電子管 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高い量子効率が実現可能な紫外線用の光電陰極及びそれを備える電子管を提供する。
【解決手段】 本発明に係る光電陰極1は、単結晶の化合物半導体からなる支持基板11と、支持基板11上に設けられ、支持基板11よりも小さなエネルギーバンドギャップを有し、支持基板11を透過した入射光を吸収して光電子を発生させる光吸収層13と、光吸収層13上に設けられており光吸収層13の仕事関数を低下させる表面層15と、を備え、支持基板11がAl(1−X)GaXN(0≦X<1)により形成されており、光吸収層13が、Al、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも一種の成分とNとからなる化合物半導体により形成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、光電陰極及びそれを備える電子管に関するものである。
近年、特に紫外線に対して感度を有する光電陰極として、AlGaNを用いたものの開発が進まれている。このようなAlGaNを用いた光電陰極に関する技術を開示するものとしては、特許文献1〜特許文献3がある。
特許文献1には、サファイア基板と、サファイア基板上に設けられていると共にAlGaNからなる光吸収層とを備えた光電陰極が開示されている。また、特許文献2及び特許文献3それぞれには、AlGaNと格子定数が近いLGO(LiGaO2)基板及びLAO(LiAlO2)基板と、それぞれの基板上に設けられていると共にAlGaNからなる光吸収層とを備える光電陰極が開示されている。
米国特許4,616,248号明細書
特開平10−188770号公報
特開平10−188780号公報
特許文献1の光電陰極では、サファイア基板とAlGaNの光吸収層との大きな格子不整合を緩和するため厚いバッファ層が導入されている。しかしながら、サファイア基板を用い、その上にAlGaNの光吸収層を形成する場合には、サファイア基板と光吸収層との間には大きな格子不整合が存在し、いなかる方法でこの大きな格子不整合を緩和しようとしても、大きな格子不整合に起因する転位や積層欠陥を無くすことはできない。これはサファイア基板とAlGaNの光吸収層との間にバッファ層を導入した特許文献1の光電陰極であっても例外ではない。したがって、特許文献1によっても、高品質な窒化物光電陰極を得ることができず、高性能な光電陰極を実現することが困難であった。特に、特許文献1の光電陰極が、透過型光電陰極として利用される場合には、その厚いバッファ層により入射光が吸収されてしまい、高性能な光電陰極を得ることがより困難であった。
また、特許文献2及び特許文献3の光電陰極では、基板としてLGO基板及びLAO基板がそれぞれ用いられているため、基板とAlGaNの光吸収層との間の格子不整合は緩和されているものの、それらの基板が光吸収層の形成の際の高温プロセスにおいて熱分解し易く、例え保護層を形成したとしても、基板を十分保護することが難しく、また熱分解してしまうため、高性能な光電陰極を得ることができない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高性能な光電陰極及びそれを備える電子管を提供することを課題とする。
上記問題を解決するため、本発明に係る光電陰極は、単結晶の化合物半導体からなる支持基板と、支持基板上に設けられ、前記支持基板よりもエネルギーバンドギャップが小さく、支持基板を透過した入射光を吸収して光電子を発生させる光吸収層と、光吸収層上に設けられており前記光吸収層の仕事関数を低下させる表面層と、を備え、支持基板がAl(1−X)GaXN(0≦X<1)により形成されており、光吸収層が、Al、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも一種の成分とNとからなる化合物半導体により形成されていることを特徴とする。
本発明に係る光電陰極では、支持基板がAl(1−X)GaXNで形成されており、その組成が0≦X<1の範囲にある。Al(1−X)GaXNからなる支持基板を用いることで、上記の化合物半導体からなる光吸収層と支持基板との格子整合を得ることができ、格子不整合緩和のために従来のような厚いバッファ層を導入する必要がない。また、Al(1−X)GaXN半導体材料は、光吸収層の形成の際の高温プロセスにおいても十分安定である。更に、その組成のXを0以上1未満の範囲で調節することで約200nm〜約360nm範囲の紫外線域の被検出光に対する透過性を持たせることができる。
また、入射光を吸収して光電子を発生される光吸収層がAl、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも一種の成分とNとからなる化合物半導体により形成されている。これにより、本発明に係る光電陰極が紫外線に対して感度を有するようにすることができる。また、支持基板と光吸収層との格子整合を得ることができるので、転移等の結晶欠陥の形成や格子の歪みが抑制される。その結果、高品質の光吸収層が得られ、光電陰極に入射する光子の数に対する光電陰極外部に放出される光電子の数の割合を示す量子効率を向上させることができる。
また、光吸収層上に光吸収層の仕事関数を低下させる表面層を備えている。これにより、光吸収層の表面の真空準位を下げて光電子放出の効率を更に高めることができる。そのため、本発明に係る光電陰極によれば、高性能な光電陰極を得ることができる。
また、表面層が、一種以上のアルカリ金属又はアルカリ金属化合物を含むことが好適である。また、支持基板を形成するAl(1−X)GaXNの組成が0≦X<0.7の範囲内にあることが好適である。これにより、約200nm〜約280nm範囲の紫外線域の被検出光に透過性を持たせることができる。
また、本発明の光電陰極は、支持基板と光吸収層との間に介在し、支持基板のエネルギーバンドギャップ以下のエネルギーバンドギャップを有するバッファ層を更に備えることが好ましい。この場合、バッファ層が不整合を吸収しつつも、支持基板と光吸収層の格子定数差(比率)が小さいため、バッファ層の厚さは薄くすることが可能となり、バッファ層による光吸収を抑制し、量子効率を向上させることができる。
また、本発明に係る電子管は、上述の光電陰極と、光電陰極から放出された電子を収集する陽極と、光電陰極と陽極とを収容する真空容器とを備えることを特徴とする。本発明に係る電子管では高性能な光電陰極を備えており、このような高性能な光電陰極は高く光電変換量子効果を有する。従って、本電子管によれば、高精度な測定が可能となり、高性能な電子管を得ることができる。
本発明に係る光電陰極によれば、高性能な光電陰極及びそれを備える電子管を提供することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一又は同等の要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る光電陰極1の断面図である。図1に示すように、光電陰極1は、透過型であり、支持基板11、支持基板11上に順次形成されている光吸収層13、及び表面層15を備えている。光電陰極1は、表面層15の電子放出面の周囲及び、表面層15、光吸収層13、及び支持基板11の側面を覆う電極17を備えている。
支持基板11は、単結晶の化合物半導体である単結晶のAl(1−X)GaXNから形成されており、その組成比Xは、0≦X<1の範囲内にあり、より好適には0≦X<0.7の範囲内にある。支持基板11は、Xの値により決定されるAl(1−X)GaXNのエネルギーバンドギャップに相当する波長λ11より短い波長の光を吸収して、波長λ11より長い波長の光を透過させる。
光吸収層13は、支持基板11上に直接設けられていると共に、単結晶のInx1(Aly1Ga1−y1)1−x1Nにより形成されており、且つInx1(Aly1Ga1−y1)1−x1Nの組成比は0≦x1≦0.5,0<y1≦1である。また、光吸収層13は、支持基板11のエネルギーバンドギャップより小さいエネルギーバンドギャップを有する。
光吸収層13は、支持基板11を透過した入射光のうち、x1及びy1の値により決定されるInx1(Aly1Ga1−y1)1−x1Nのエネルギーバンドギャップに相当する波長λ13より短い波長の光を吸収し、光電子を発生させる。なお、波長λ13より長い波長を有する光は、光吸収層13を透過することになる。従って、光電陰極1が感度を有する被検出光の波長範囲は、支持基板11のエネルギーバンドギャップに相当する波長λ11から光吸収層13のエネルギーバンドギャップに相当する波長λ13までの範囲となる。すなわち、支持基板11は光電陰極1が感度を有する被検出光の波長範囲の下限を、光吸収層13は光電陰極1が感度を有する被検出光の波長範囲の上限を決定する。
光吸収層13上には、表面層15としてCs及びOからなる化合物層が形成されており、表面層15は光吸収層13の表面の仕事関数を低下させる。表面層15は、光吸収層13の表面の真空準位を下げて光吸収層13において発生され、光吸収層13の表面に到達した光電子の放出効率を高める機能を有する。
以下、図1を参照しつつ光電陰極1の動作を説明する。光電陰極1の支持基板11側から、被検出光(hν)が矢印方向から入射すると、支持基板11は被検出光に対して透光性を有するため、被検出光は支持基板11に殆ど吸収されることなく透過する。このとき、支持基板11は単結晶からなるため、被検出光は結晶粒界によって散乱されず、すなわち、被検出光はその光路の変化を受けることなく、支持基板11を透過することとなる。
支持基板11を透過した被検出光は、単結晶からなると共に支持基板11と格子整合している光吸収層13に吸収される。このとき、光吸収層13では支持基板11との格子不整合に基づいて結晶欠陥の発生が抑制されているため、結晶欠陥に由来する再結合準位は光吸収層13の禁止帯にほとんど形成されない。そのため、光吸収層13に被検出光が吸収されて光吸収層13の電子が励起されるとき、その電子が再結合準位に補足される確率は著しく低下する。従って、被検出光のほとんどは光吸収層13に吸収されて電子が励起され、光電子に変換される。また、光吸収層13において発生した光電子は、光吸収層13内を拡散により移動し光吸収層13の表面に到達する。表面層15により予め光吸収層13の表面の仕事関数が低下しているため、光吸収層13の表面に到達した光電子は外部に効率よく放出される。
図2〜図5は、実施の形態に係る光電陰極1の分光感度特性を示すグラフである。これらの実施形態では、支持基板11及び光吸収層13それぞれを構成する半導体材料の組成が変更されている。具体的に説明すると、図2(例1)は支持基板11及び光吸収層13それぞれがAlN及びGaNで形成された場合、図3(例2)は支持基板11及び光吸収層13それぞれがAl0.4Ga0.6N及びGaNで形成された場合、図4(例3)は支持基板11及び光吸収層13それぞれがAlN及びAl0.3Ga0.7Nで形成された場合、図5(例4)は支持基板11及び光吸収層13それぞれがAl0.4Ga0.6N及びAl0.3Ga0.7Nで形成された場合の光電陰極1の分光感度特性を示している。
上述の光電陰極の材料の組み合わせを纏めると以下の通りである。
(例1:図2)
・光吸収層:GaN
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0]
・支持基板:AlN
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0]
・光吸収層:GaN
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0]
・支持基板:AlN
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0]
(例2:図3)
・光吸収層:GaN
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0]
・支持基板:Al0.4Ga0.6N
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0.6]
・光吸収層:GaN
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0]
・支持基板:Al0.4Ga0.6N
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0.6]
(例3:図4)
・光吸収層:Al0.3Ga0.7N
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0.3]
・支持基板:AlN
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0]
・光吸収層:Al0.3Ga0.7N
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0.3]
・支持基板:AlN
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0]
(例4:図5)
・光吸収層:Al0.3Ga0.7N
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0.3]
・支持基板:Al0.4Ga0.6N
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0.6]
・光吸収層:Al0.3Ga0.7N
[=Inx1(Aly1Ga1−y1)1−x1N、組成比x1=0、y1=0.3]
・支持基板:Al0.4Ga0.6N
[=Al(1−X)GaXN)、組成比X=0.6]
図2及び図3の場合には、光吸収層13は共にGaNであって、材料の組成が同一である。GaNのエネルギーバンドギャップに相当する波長は約360nmである。したがって、図2及び図3の特性を有する光電陰極1は、被検出光の上限波長(約360nm)が同一の感度を有することとなる。一方、図2及び図3の特性を有する光電陰極1は、支持基板11の材料の組成が異なるため、それぞれの光電陰極1が感度を有する被検出光の下限波長は異なっている。
図2では、支持基板11がAlNから形成されており、AlNのエネルギーバンドギャップに相当する波長である約200nmが、その下限波長となっている。
図3では、支持基板11がAl0.4Ga0.6Nから形成されており、Al0.4Ga0.6Nのエネルギーバンドギャップに相当する波長である約250nmが、その下限波長となっている。
また、図4及び図5の場合には、光吸収層13は共にAl0.3Ga0.7Nであって、材料の組成が同一である。Al0.3Ga0.7Nのエネルギーバンドギャップに相当する波長は約280nmである。したがって、図4及び図5の光電陰極1は、被検出光の上限波長(約280nm)が同一の感度を有することとなる。
図4及び図5の場合の支持基板11は、それぞれ図2及び図3の支持基板11と同一の材料組成を有するため、図4の光電陰極1は、図2の光電陰極1と同様に、被検出光に対する感度の下限波長が約200nmとなっており、図5の光電陰極1は、図3の光電陰極1と同様に、被検出光に対する感度の下限波長が約250nmとなっている。
このように、支持基板11の材料の組成をAlNからAl0.4Ga0.6Nに変更することで、光電陰極1が感度を有する被検出光の波長範囲の下限を200nmから250nmに変更させることができる。
また、光吸収層13の材料の組成をGaNからAl0.3Ga0.7Nに変更することで、光電陰極1が感度を有する被検出光の波長範囲の上限を約360nmから280nmに変更できることが分かる。
図2〜図5に示されている結果から、Al(1−X)GaXNからなる支持基板11の組成のXを0以上1未満の範囲で調節する場合には約200nm〜約360nm範囲の紫外線域の被検出光に透過性を持たせることができ、組成のXを0以上0.7未満の範囲で調節する場合には約200nm〜約360nm範囲の紫外線域の被検出光に透過性を持たせることができることが確認された。
本実施形態に係る光電陰極1では、支持基板11がAl(1−X)GaXN(0≦X<0.7)で形成されており、光吸収層13はInx1(Aly1Ga1−y1)1−x1Nで形成されている。従って、従来のように被検出光の吸収してしまう厚いバッファ層を導入することなく、支持基板11と光吸収層13との間で格子整合を得ることができ、これに伴って、格子の歪みが抑制されるので、高品質の光吸収層13を得ることができる。その結果、量子効率を高めることができる。
また、支持基板11を形成するAl(1−X)GaXN半導体材料は、光吸収層13の形成の際の高温プロセスにおいても十分安定である。
更に、その組成比Xを0以上0.7未満の範囲で調節することで約200nm〜約280nm範囲の紫外線域の被検出光に透過性を持たせることができる(図4参照)。
また、光吸収層13上に光吸収層13の仕事関数を低下させるCs及びOからなる表面層15を備えている。この表面層15により、表面層15と光吸収層13との界面近傍において空乏層が形成され、光吸収層13での電子親和力が見かけ上、負となるようにエネルギーバンドが湾曲する。そのため、表面層15と光吸収層13との界面に到達した光電子は、容易に外部に放出されることとなる。すなわち、表面層15により、光吸収層13の表面の真空準位を下げて光電子放出の効率を高めることができる。特に、約280nmまでの被検出光の波長範囲に光感度を有する光電陰極はソーラーブラインド型光電陰極と呼ばれ、太陽光下などで紫外線計測に有効に用いられる。
また、支持基板11が、単結晶からなるため、その上に良質の光吸収層13をエピタキシャル成長させることができ、支持基板11と光吸収層13との間に転位等の結晶欠陥の形成が抑制されるので、量子効率を高めることができる。
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態に係る光電陰極3の断面図である。光電陰極3は、支持基板11と光吸収層13との間にバッファ層19を更に備える点で第1実施形態の光電陰極1と相違する。その他の構成は、光電陰極1の構成と同等であるため、同一符号を付して重複説明を省略する。
バッファ層19は、支持基板11及び光吸収層13の双方に接触し、Inx2(Aly2Ga1−y2)1−x2Nから形成されている。Inx2(Aly2Ga1−y2)1−x2Nの組成は0≦x2≦0.5,0<y2≦1であることが好ましく、更に、エネルギー吸収効率に観点からx1≧x2,y1≦y2であることが好ましい。また、バッファ層19のエネルギーバンドギャップは、支持基板11のエネルギーバンドギャップ以下であり、光吸収層13のエネルギーバンドギャップより大きい。従って、支持基板11及びバッファ層19を透過した入射光の一部を、光吸収層13で吸収して、光電子を励起することとなる。
光電陰極3は、このように支持基板11と光吸収層13との間にバッファ層19を更に備える構成を採用しているため、第1実施形態と同様な効果が得られるほか、支持基板11から発生する転位や欠陥を減少させることができる。そのため、バッファ層19上に形成される光吸収層13は、支持基板11の転位や欠陥の影響を受け難くなり、より高品質なものとなる。よって、量子効率をより向上させることができ、より高感度な光電陰極1を得ることができる。
特に、支持基板11の格子定数L11に対する、支持基板11の格子定数L11と光吸収層13の格子定数L13との格子定数差ΔL(=L13−L11)の比率(ΔL/L11)が小さいため、バッファ層19を薄くすることが可能となり、バッファ層19による光吸収を抑制し、量子効率を向上させることができる。
格子定数差ΔLの比率(ΔL/L11)の好適な範囲は、−0.1≦ΔL/L11≦+0.1である。なお、格子定数は原子半径の大きいものの組成比を増加させれば大きくなり、減少させれば小さくなる。また、一般的には格子定数とエネルギーバンドギャップは反比例の関係にあるため、かかる性質を用いて、或いは、化合物半導体関連のテキストで一般的に知られるエネルギーバンドギャップ−格子定数の相関グラフを用いて、各層のエネルギーバンドギャップを所望の値に調整することができる。
図7は、光電陰極1を備えた電子管5の一実施形態の断面構成を説明する図である。図7に示す電子管5は、光電子増倍管であり、外部より入射する被検出光を光電子に変換して放出する光電陰極1と、光電陰極1から放出された光電子を集束させる集束電極21と、集束電極21によって集束された光電子を2次電子増倍する2次電子増倍部23と、増倍された2次電子を収集するための陽極25と、これらを真空状態で内包する容器である真空容器29により構成されている。これらの要素は、真空容器29の内部で、被検出光が入射する側から、光電陰極1、集束電極21、2次電子増倍部23及び陽極25の順に所定の間隔をあけて配置されている。光電陰極1と対向する真空容器29の一端には、ステム27が設けられ、真空容器29の内部と外部との間を電気的に接続させる。
光電陰極1は、外部から入射する被検出光に応じて、その内部で発生する光電子を2次電子増倍部23に向かって放出する。光電陰極1の支持基板11のうちの光吸収層13が設けられていない領域が、真空容器29の他方の開口端に当接し、支持基板11が電子管5の入射窓39となるように、光電陰極1は真空容器29の側管に固定されている。集束電極21は、光電陰極1から放出された光電子を2次電子増倍部23の方向に集束させる。
2次電子増倍部23は、被検出光が入射する側から例えば100V程度ずつ段階的に高くなる電圧が与えられた10段のダイノード(被検出光の入射側から順に第1ダイノードから第10ダイノードまで配置)から構成されており、集束電極21により集束された光電子を隣り合うダイノード間の電位差により加速させながら2次電子増倍部23を通過する間に次々と増倍させて2次電子を放出する。なお、光電陰極1と第1ダイノードとの間にも所定の電圧が印加されている。陽極25は、2次電子増倍部23から放出された2次電子を収集する。
ステム27は、外部より各ダイノードに所定の電圧を印加するとともに、陽極25により収集された2次電子を光電流として、真空容器29の外部へ出力する。
次に、光電子増倍管である電子管5の動作について説明する。入射窓39を通って光電陰極1に入射した入射光は、支持基板11を透過して、光吸収層13に吸収され、光吸収層13内部で光電子を励起する。励起された光電子は、光吸収層13内を拡散及び内部電界にしたがって移動し、光吸収層13の表面に到達する。この表面の仕事関数は表面層15により低下しているため、光電子は容易に真空中に放出される。真空中に放出された光電子は集束電極21によって集束されて2次電子増倍部23の第1ダイノードに入射する。光電陰極1と第1ダイノードとの間には所定の電圧が印加されているので、光電子は加速されて第1ダイノードへ入射し多数の2次電子を生成し再び真空中へ放出される。第1ダイノードから放出された2次電子は第2ダイノードへ入射し、多数の2次電子を生成し再び真空中へ放出される。これを繰り返すことにより、最終的には106倍程度にまで増倍された光電子を陽極25により収集して、光電流としてステムピンを通して光電子増倍管の外部へ出力される。
光電子増倍管では、光電陰極の量子効率が低いと、その後、2次電子増倍部で増倍されても、信号の揺らぎが大きくなり、結果として高感度が得られなくなる。本実施形態に係る電子管5は、高い光電変換量子効果が得られる光電陰極1が用いられているため、高精度な測定を行うことができる。
図8は、光電陰極1を備えた電子管7の一実施形態の断面構成を説明する図である。図8に示した電子管7は、画像増強管(イメージインテンシファイア)であり、光電陰極1、マイクロチャンネルプレート(MCP)31、蛍光面33、出力窓43となる光ファイバープレート35、及びこれらを内包する真空容器37を備える。電子管7には、光電陰極1の支持基板11のうち光吸収層13が設けられていない面が電子管7の開口端に当接するように、真空容器37の側管の一端から圧入されている。支持基板11の外側領域は石英・ガラス等の絶縁体からなることとすることができる。真空容器37の内部においては、光電陰極1の表面層15と対面するように、数μm程度の小径の穴を有する多数束ねられた構造を有するマイクロチャンネルプレート(MCP)31が設けられている。
また、MCP31を介して光電陰極1と対向するように蛍光面33が設けられており、蛍光面33には光ファイバープレート35が接するように配置されている。また、光電陰極1と対向するように配置された蛍光面33の表面を覆うように陽極41が設けられている。
以下、画像増強管である電子管7の動作を説明する。入射窓39を通して光電陰極1に入射した入射光は、上記電子管5の光電陰極1における場合と同様に、光電陰極内で光電子を励起し、光電陰極の表面から光電子が真空中に放出される。真空中に放出された光電子は、光電陰極1に近接し光電陰極1に対して正の電位が印加されたMCP31の入射面に向かって加速される。MCP31に入射した光電子は、MCP31内を透過する間に104倍程度にまで増倍され、MCP31の出力側から再び真空中に放出される。なお、MCP31は、数μm程度の小径の穴を有する多数束ねられた構造となっており、光電子はMCP31の入射面で入射位置情報を保ったまま出力面側から出力される。
MCP31から放出された光電子は、MCP31の出力面に近接し、MCP31の出力面に対して正の電位が印加された蛍光面33に向かって加速され入射するので、蛍光面33が発光する。発光した光像は光ファイバープレート35を通して出力窓43から出力される。従って、入射窓に入射したイメージを出力窓43から2次元情報を保ったまま増倍して出力することが可能となる。
本実施形態に係る電子管7は、高い光電変換量子効果が得られる光電陰極1が用いられているため、紫外域光による光像を可視化すると共に、高精度な測定を行うことができる。なお、上述のいずれの電子管においても、光電陰極1に代えて光電陰極3を適用することが可能である。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。画像増強管である電子管7においては、2次電子によって発光する手段として蛍光面33が用いられているが、これに限定される必要はなく、電子を画像に変換できるものであれば、他の要素であってもよい。例えば、蛍光面33及びそれに接触するように配置された光ファイバープレート35の代わりに電荷結合素子(CCD)などの撮像素子を備え、2次電子を直接撮像素子の打ち込み、画像化することによっても同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態において表面層15はCs及びOからなるものであるが、これに限定される必要はなく、Cs、Rb、Na、K等又はこれらの酸化物からなるものであってもよい。
1,3…光電陰極、5…電子管、7…電子管、11…支持基板、13…光吸収層、15…表面層、17…電極、19…バッファ層。
Claims (5)
- 単結晶の化合物半導体からなる支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、前記支持基板よりも小さなエネルギーバンドギャップを有し、前記支持基板を透過した入射光を吸収して光電子を発生させる光吸収層と、
前記光吸収層上に設けられており前記光吸収層の仕事関数を低下させる表面層と、
を備え、
前記支持基板がAl(1−X)GaXN(0≦X<1)により形成されており、
前記光吸収層が、Al、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも一種の成分とNとからなる化合物半導体により形成されていることを特徴とする光電陰極。 - 前記表面層が、一種以上のアルカリ金属又はアルカリ金属化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の光電陰極。
- 前記支持基板を形成するAl(1−X)GaXNの組成が0≦X<0.7の範囲内にあることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光電陰極。
- 前記支持基板と前記光吸収層との間に介在し、前記支持基板のエネルギーバンドギャップ以下のエネルギーバンドギャップを有するバッファ層を更に備えることを特徴とする1〜3のいずれか一項に記載の光電陰極。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の光電陰極と、
前記光電陰極から放出された電子を収集する陽極と、
前記光電陰極と前記陽極とを収容する真空容器と、
を備えることを特徴とする電子管。
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