JPH0896705A - 半導体光電陰極及び光電管 - Google Patents
半導体光電陰極及び光電管Info
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- JPH0896705A JPH0896705A JP23131794A JP23131794A JPH0896705A JP H0896705 A JPH0896705 A JP H0896705A JP 23131794 A JP23131794 A JP 23131794A JP 23131794 A JP23131794 A JP 23131794A JP H0896705 A JPH0896705 A JP H0896705A
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- semiconductor photocathode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 量子効率を向上させるとともに長波長吸収端
をシャープ化させ、高感度化を達成する半導体光電陰極
及び光電管を提供する。 【構成】 入射光の受容によって励起した光電子を放出
する半導体光電陰極１０は、ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０
＜ｘ＜１）から形成された光吸収層３４と、この光吸収
層３４上にｐ型ＧａＮから形成された光電子放出層３５
と、この光電子放出層３５上にアルカリ金属またはその
酸化物から形成された表面層３６とから構成されてい
る。ここで、光電子放出層３５は光吸収層３４のバンド
ギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネル
ギーを有し、表面層３６は光電子放出層３５の伝導帯よ
りも低い真空準位を有することから、エネルギーダイア
グラムにおける伝導帯のエネルギー準位は光吸収層３４
から光電子放出層３５を介して表面層３６に向かって低
下している。
をシャープ化させ、高感度化を達成する半導体光電陰極
及び光電管を提供する。 【構成】 入射光の受容によって励起した光電子を放出
する半導体光電陰極１０は、ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０
＜ｘ＜１）から形成された光吸収層３４と、この光吸収
層３４上にｐ型ＧａＮから形成された光電子放出層３５
と、この光電子放出層３５上にアルカリ金属またはその
酸化物から形成された表面層３６とから構成されてい
る。ここで、光電子放出層３５は光吸収層３４のバンド
ギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネル
ギーを有し、表面層３６は光電子放出層３５の伝導帯よ
りも低い真空準位を有することから、エネルギーダイア
グラムにおける伝導帯のエネルギー準位は光吸収層３４
から光電子放出層３５を介して表面層３６に向かって低
下している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像管や測光装置など
において、構成材料として半導体を用いて形成され、入
射光の受容によって励起した光電子を放出する半導体光
電陰極及び光電管に関する。
において、構成材料として半導体を用いて形成され、入
射光の受容によって励起した光電子を放出する半導体光
電陰極及び光電管に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、紫外域用の半導体光電陰極には、
ＣｓＴｅから形成されたものがある。この半導体光電陰
極の分光感度特性は、波長約１８０ｎｍ〜約３２０ｎｍ
の光に対して高い放射感度を有している。しかしなが
ら、量子効率や長波長吸収端を向上させるためには、い
わゆるカラーセンターという欠陥に基づいて決定的な困
難を伴っている。
ＣｓＴｅから形成されたものがある。この半導体光電陰
極の分光感度特性は、波長約１８０ｎｍ〜約３２０ｎｍ
の光に対して高い放射感度を有している。しかしなが
ら、量子効率や長波長吸収端を向上させるためには、い
わゆるカラーセンターという欠陥に基づいて決定的な困
難を伴っている。
【０００３】このようなＣｓＴｅから形成されたものよ
りも各種動作特性の向上が望める紫外域用の半導体光電
陰極として、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）の化合物
半導体から形成されたものがある。この半導体光電陰極
の分光感度特性は、ＡＩＮとＧａＮとの合金であるＧａ
1-X ＡｌX Ｎの組成に対応して長波長吸収端を波長範囲
約２００ｎｍ〜約３５０ｎｍで変化させることにより、
調整されることになる。
りも各種動作特性の向上が望める紫外域用の半導体光電
陰極として、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）の化合物
半導体から形成されたものがある。この半導体光電陰極
の分光感度特性は、ＡＩＮとＧａＮとの合金であるＧａ
1-X ＡｌX Ｎの組成に対応して長波長吸収端を波長範囲
約２００ｎｍ〜約３５０ｎｍで変化させることにより、
調整されることになる。
【０００４】なお、このようなＧａ1-X ＡｌX Ｎから形
成された半導体光電陰極に関する先行技術としては、公
報 “United States Patent,No.3,387,161(1968) ”， “United States Patent,No.3,986,065(1976) ”， 及び「特開昭６１−２６７３７４号」などに詳細に記載
されている。
成された半導体光電陰極に関する先行技術としては、公
報 “United States Patent,No.3,387,161(1968) ”， “United States Patent,No.3,986,065(1976) ”， 及び「特開昭６１−２６７３７４号」などに詳細に記載
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体光電
陰極においては、量子効率を向上させるために、Ｇａ
1-X ＡｌX Ｎ層上にＣｓ単分子層を蒸着させている。こ
れにより、Ｇａ1-X ＡｌXＮ層の伝導帯に励起した光電
子に対して、負の電子親和力が作用するので、光電子が
真空中に放出され易くなる。
陰極においては、量子効率を向上させるために、Ｇａ
1-X ＡｌX Ｎ層上にＣｓ単分子層を蒸着させている。こ
れにより、Ｇａ1-X ＡｌXＮ層の伝導帯に励起した光電
子に対して、負の電子親和力が作用するので、光電子が
真空中に放出され易くなる。
【０００６】しかしながら、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎからなる
化合物半導体は、Ａｌを含むことから酸化しやすい。そ
のため、結晶成長させた真空系からＧａ1-X ＡｌX Ｎ層
を一度取り出し、別の真空系に移行させて光電管として
封止する製造工程で、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層の表面が空気
などに接触すると容易に酸化してしまう。
化合物半導体は、Ａｌを含むことから酸化しやすい。そ
のため、結晶成長させた真空系からＧａ1-X ＡｌX Ｎ層
を一度取り出し、別の真空系に移行させて光電管として
封止する製造工程で、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層の表面が空気
などに接触すると容易に酸化してしまう。
【０００７】さらに、高い量子効率を得るために、Ｇａ
1-X ＡｌX Ｎ層上にＣｓ酸化物の単分子層を形成させる
ことがある。これにより、負の電子親和力が負側に大き
くなる。このようなＣｓ酸化物の単分子層を形成する製
造工程で、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層の表面が導入した酸素に
接触して酸化することがある。
1-X ＡｌX Ｎ層上にＣｓ酸化物の単分子層を形成させる
ことがある。これにより、負の電子親和力が負側に大き
くなる。このようなＣｓ酸化物の単分子層を形成する製
造工程で、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層の表面が導入した酸素に
接触して酸化することがある。
【０００８】このように酸化したＧａ1-X ＡｌX Ｎ層の
表面にＣｓまたはＣｓ酸化物の単分子層を形成しても、
Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層表面の仕事関数は十分に低減しなく
なる。したがって、ＣｓまたはＣｓ酸化物の単分子層に
よる負の電子親和力作用が得られないので、量子効率の
劣化や長波長吸収端特性のブロード化が生じるという問
題がある。
表面にＣｓまたはＣｓ酸化物の単分子層を形成しても、
Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層表面の仕事関数は十分に低減しなく
なる。したがって、ＣｓまたはＣｓ酸化物の単分子層に
よる負の電子親和力作用が得られないので、量子効率の
劣化や長波長吸収端特性のブロード化が生じるという問
題がある。
【０００９】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたものであり、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層表面の酸化を
防止することにより、量子効率を向上させるとともに長
波長吸収端をシャープ化させ、高感度化を達成する半導
体光電陰極及び光電管を提供することを目的とする。
なされたものであり、Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ層表面の酸化を
防止することにより、量子効率を向上させるとともに長
波長吸収端をシャープ化させ、高感度化を達成する半導
体光電陰極及び光電管を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体光電陰極
は、上記の目的を達成するために、入射光の受容によっ
て励起した光電子を放出する半導体光電陰極であって、
ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）から形成され、入
射光を吸収して光電子を励起させる光吸収層と、この光
吸収層上にｐ型ＧａＮから形成され、光電子を当該光吸
収層からドリフトさせる光電子放出層と、この光電子放
出層上にアルカリ金属またはその酸化物から形成され、
光電子を当該光電子放出層からドリフトさせて外部に放
出する表面層とを備えることを特徴とする。
は、上記の目的を達成するために、入射光の受容によっ
て励起した光電子を放出する半導体光電陰極であって、
ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）から形成され、入
射光を吸収して光電子を励起させる光吸収層と、この光
吸収層上にｐ型ＧａＮから形成され、光電子を当該光吸
収層からドリフトさせる光電子放出層と、この光電子放
出層上にアルカリ金属またはその酸化物から形成され、
光電子を当該光電子放出層からドリフトさせて外部に放
出する表面層とを備えることを特徴とする。
【００１１】なお、光吸収層は、サファイアからなる基
板上に形成されていることを特徴としてもよい。また、
基板と光吸収層との間には、ｐ型ＧａＮからなるコンタ
クト層が介在して形成されていることを特徴としてもよ
い。さらに、基板と光吸収層との間には、当該光吸収層
のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャッ
プエネルギーを有するｐ型の半導体材料からなる電子遮
蔽層が介在して形成されていることを特徴としてもよ
い。特に、半導体材料はｐ型ＡＩＮであることが好適で
ある。
板上に形成されていることを特徴としてもよい。また、
基板と光吸収層との間には、ｐ型ＧａＮからなるコンタ
クト層が介在して形成されていることを特徴としてもよ
い。さらに、基板と光吸収層との間には、当該光吸収層
のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャッ
プエネルギーを有するｐ型の半導体材料からなる電子遮
蔽層が介在して形成されていることを特徴としてもよ
い。特に、半導体材料はｐ型ＡＩＮであることが好適で
ある。
【００１２】また、本発明の第１の光電管は、入射光を
透過させ、内部を高真空に保持する真空容器と、この真
空容器の内部に設置された本発明の半導体光電陰極と、
この半導体光電陰極の光電子放出層側の表面に対向して
真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰極の電位
よりも高い電位を保持する陽極とを備えることを特徴と
する。
透過させ、内部を高真空に保持する真空容器と、この真
空容器の内部に設置された本発明の半導体光電陰極と、
この半導体光電陰極の光電子放出層側の表面に対向して
真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰極の電位
よりも高い電位を保持する陽極とを備えることを特徴と
する。
【００１３】さらに、本発明の第２の光電管は、本発明
の半導体光電陰極と、この半導体光電陰極の基板を入射
光の窓部として用いて当該半導体光電陰極の光電子放出
層側を内部に格納し、内部を高真空に保持する真空容器
と、半導体光電陰極の光電子放出層側の表面に対向して
真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰極の電位
よりも高い電位を保持する陽極とを備えることを特徴と
する。
の半導体光電陰極と、この半導体光電陰極の基板を入射
光の窓部として用いて当該半導体光電陰極の光電子放出
層側を内部に格納し、内部を高真空に保持する真空容器
と、半導体光電陰極の光電子放出層側の表面に対向して
真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰極の電位
よりも高い電位を保持する陽極とを備えることを特徴と
する。
【００１４】
【作用】本発明の半導体光電陰極においては、ｐ型Ｇａ
1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）からなる光吸収層上に、ｐ
型ＧａＮからなる光電子放出層とアルカリ金属またはそ
の酸化物からなる表面層とが順次積層して形成されてい
る。ここで、光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ
はバンドギャップエネルギー約３．５ｅＶ〜約６．０ｅ
Ｖを有しており、光電子放出層を構成するｐ型ＧａＮは
光吸収層のバンドギャップエネルギーよりも小さいバン
ドギャップエネルギーを有している。さらに、表面層を
構成するアルカリ金属またはその酸化物は、光電子放出
層の伝導帯よりも低い真空準位を有している。そのた
め、エネルギーダイアグラムにおける伝導帯は、光吸収
層から光電子放出層を介して表面層に向かって低下する
エネルギー準位を有して形成されている。
1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）からなる光吸収層上に、ｐ
型ＧａＮからなる光電子放出層とアルカリ金属またはそ
の酸化物からなる表面層とが順次積層して形成されてい
る。ここで、光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ
はバンドギャップエネルギー約３．５ｅＶ〜約６．０ｅ
Ｖを有しており、光電子放出層を構成するｐ型ＧａＮは
光吸収層のバンドギャップエネルギーよりも小さいバン
ドギャップエネルギーを有している。さらに、表面層を
構成するアルカリ金属またはその酸化物は、光電子放出
層の伝導帯よりも低い真空準位を有している。そのた
め、エネルギーダイアグラムにおける伝導帯は、光吸収
層から光電子放出層を介して表面層に向かって低下する
エネルギー準位を有して形成されている。
【００１５】これにより、半導体光電陰極の内部に入射
した光子は、所定のエネルギーを有する場合、光吸収層
に吸収される。このとき、光吸収層の価電子帯に位置し
ていた電子は、伝導帯に励起して自由電子になるので、
光吸収層から光電子放出層に向かって低下する伝導帯に
沿って拡散またはドリフトする。このように光吸収層か
ら光電子放出層に拡散またはドリフトしてきた光電子
は、表面層の負の電子親和力作用に基づいて真空中に放
出される。
した光子は、所定のエネルギーを有する場合、光吸収層
に吸収される。このとき、光吸収層の価電子帯に位置し
ていた電子は、伝導帯に励起して自由電子になるので、
光吸収層から光電子放出層に向かって低下する伝導帯に
沿って拡散またはドリフトする。このように光吸収層か
ら光電子放出層に拡散またはドリフトしてきた光電子
は、表面層の負の電子親和力作用に基づいて真空中に放
出される。
【００１６】ここで、光電子放出層は、ｐ型ＧａＮから
形成されていることから、光吸収層と異なってＡｌを組
成に含まないので、光吸収層と比較して酸化しにくい。
このような光電子放出層によって光吸収層の表面は被覆
されているので、容易に酸化しなくなる。そのため、光
電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層を形成することにより、光電子放出層表面の仕事
関数が十分に低減するので、表面層による負の電子親和
力作用を得ることができる。したがって、量子効率が向
上するとともに、長波長吸収端がシャープ化される。
形成されていることから、光吸収層と異なってＡｌを組
成に含まないので、光吸収層と比較して酸化しにくい。
このような光電子放出層によって光吸収層の表面は被覆
されているので、容易に酸化しなくなる。そのため、光
電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層を形成することにより、光電子放出層表面の仕事
関数が十分に低減するので、表面層による負の電子親和
力作用を得ることができる。したがって、量子効率が向
上するとともに、長波長吸収端がシャープ化される。
【００１７】また、光電子放出層を構成するｐ型ＧａＮ
は、光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎに対して
格子整合する。そのため、光電子放出層は、光吸収層上
に良好な結晶性を有してエピタキシャル成長して形成さ
れる。したがって、光電子放出層には、結晶欠陥がほと
んど生成しないので、良好な光電子拡散性を得ることが
できる。
は、光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎに対して
格子整合する。そのため、光電子放出層は、光吸収層上
に良好な結晶性を有してエピタキシャル成長して形成さ
れる。したがって、光電子放出層には、結晶欠陥がほと
んど生成しないので、良好な光電子拡散性を得ることが
できる。
【００１８】なお、基板と光吸収層との間に電子遮蔽層
が介在して形成されている場合、電子遮蔽層は光吸収層
のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャッ
プエネルギーを有してｐ型の導電性であることから、エ
ネルギーダイアグラムにおける伝導帯は光吸収層と電子
遮蔽層との間にエネルギー障壁を形成している。そのた
め、光吸収層に生成した光電子は、電子遮蔽層側に拡散
またはドリフトすることなく、光吸収層から光電子放出
層を介して表面層に向かって低下する伝導帯ＥC に沿っ
て一方的に拡散またはドリフトする。したがって、量子
効率がいっそう向上する。
が介在して形成されている場合、電子遮蔽層は光吸収層
のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャッ
プエネルギーを有してｐ型の導電性であることから、エ
ネルギーダイアグラムにおける伝導帯は光吸収層と電子
遮蔽層との間にエネルギー障壁を形成している。そのた
め、光吸収層に生成した光電子は、電子遮蔽層側に拡散
またはドリフトすることなく、光吸収層から光電子放出
層を介して表面層に向かって低下する伝導帯ＥC に沿っ
て一方的に拡散またはドリフトする。したがって、量子
効率がいっそう向上する。
【００１９】特に、電子遮蔽層を構成するＡｌＮは、光
吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎに対して格子整
合する。そのため、光吸収層及び光電子放出層は、電子
遮蔽層上に良好な結晶性を有してエピタキシャル成長し
て形成される。したがって、光吸収層及び光電子放出層
には、結晶欠陥がほとんど生成しないので、良好な光電
子拡散性を得ることができる。
吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎに対して格子整
合する。そのため、光吸収層及び光電子放出層は、電子
遮蔽層上に良好な結晶性を有してエピタキシャル成長し
て形成される。したがって、光吸収層及び光電子放出層
には、結晶欠陥がほとんど生成しないので、良好な光電
子拡散性を得ることができる。
【００２０】また、本発明の第１の光電管においては、
真空容器の内部に、本発明の半導体光電陰極と陽極とが
対向配置して収容されている。これらの半導体光電陰極
と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽極から半
導体光電陰極に向かって発生する。このとき、真空容器
を透過した光子が光吸収層のバンドギャップエネルギー
よりも大きいエネルギーを有して内部に入射すると、光
子の一部は光電子放出層で吸収されるが、光子の大部分
は光電子放出層を透過して光吸収層に吸収される。すな
わち、光電子吸収層による光子の吸収量を抑制するため
に、光電子吸収層の層厚を調整して設定する必要があ
る。そのため、前述した本発明の半導体光電陰極の作用
にしたがって、表面層から真空中に放出された光電子
は、陽極と半導体光電陰極との間の電界によって加速さ
れて飛行し、陽極に受容されて検出される。
真空容器の内部に、本発明の半導体光電陰極と陽極とが
対向配置して収容されている。これらの半導体光電陰極
と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽極から半
導体光電陰極に向かって発生する。このとき、真空容器
を透過した光子が光吸収層のバンドギャップエネルギー
よりも大きいエネルギーを有して内部に入射すると、光
子の一部は光電子放出層で吸収されるが、光子の大部分
は光電子放出層を透過して光吸収層に吸収される。すな
わち、光電子吸収層による光子の吸収量を抑制するため
に、光電子吸収層の層厚を調整して設定する必要があ
る。そのため、前述した本発明の半導体光電陰極の作用
にしたがって、表面層から真空中に放出された光電子
は、陽極と半導体光電陰極との間の電界によって加速さ
れて飛行し、陽極に受容されて検出される。
【００２１】さらに、本発明の第２の光電管において
は、真空容器の窓部として本発明の半導体光電陰極の基
板が設置され、真空容器の内部に陽極が半導体光電陰極
と対向配置して収容されている。これらの半導体光電陰
極と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽極から
半導体光電陰極に向かって発生する。このとき、半導体
光電陰極の基板を透過した光子が光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーよりも大きいエネルギーを有して内部に
入射すると、この光子は光吸収層に吸収される。そのた
め、前述した本発明の半導体光電陰極の作用にしたがっ
て、表面層から真空中に放出された光電子は、陽極と半
導体光電陰極との間の電界によって加速されて飛行し、
陽極に受容されて検出される。
は、真空容器の窓部として本発明の半導体光電陰極の基
板が設置され、真空容器の内部に陽極が半導体光電陰極
と対向配置して収容されている。これらの半導体光電陰
極と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽極から
半導体光電陰極に向かって発生する。このとき、半導体
光電陰極の基板を透過した光子が光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーよりも大きいエネルギーを有して内部に
入射すると、この光子は光吸収層に吸収される。そのた
め、前述した本発明の半導体光電陰極の作用にしたがっ
て、表面層から真空中に放出された光電子は、陽極と半
導体光電陰極との間の電界によって加速されて飛行し、
陽極に受容されて検出される。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の半導体光電陰極及び光電管に
係る実施例の構成および作用について、図１ないし図１
２を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明におい
ては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略
する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも
一致していない。
係る実施例の構成および作用について、図１ないし図１
２を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明におい
ては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略
する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも
一致していない。
【００２３】第１実施例 本実施例は、いわゆる反射型として配置された半導体光
電陰極を有する光電管である。
電陰極を有する光電管である。
【００２４】図１および図２に示すように、本実施例の
光電管１０には、真空容器２０の内部に対向配置した半
導体光電陰極３０と陽極４０とが収容されている。この
真空容器２０は、中空円柱状のガラス製容器であり、圧
力約１０-8Ｔｏｒｒの高真空に内部を保持している。半
導体光電陰極３０は、金属製の支持台５０を介して金属
製のリードピン５１によって支持されている。このリー
ドピン５１は、半導体光電陰極３０の底部から延びて真
空容器２０の底部を貫通し、外部電源のカソード出力端
子に接続されており、半導体光電陰極３０に電圧を印加
して陽極４０の電位よりも低い電位に保持している。陽
極４０は、矩形枠状に成形された金属製電極であり、金
属製のリードピン５２によって支持されている。このリ
ードピン５１は、陽極４０の底部から延びて真空容器２
０の底部を貫通して外部電流計を介して外部電源のアノ
ード出力端子に接続されており、陽極４０に電圧を印加
して半導体光電陰極３０の電位よりも高い電位に保持し
ている。
光電管１０には、真空容器２０の内部に対向配置した半
導体光電陰極３０と陽極４０とが収容されている。この
真空容器２０は、中空円柱状のガラス製容器であり、圧
力約１０-8Ｔｏｒｒの高真空に内部を保持している。半
導体光電陰極３０は、金属製の支持台５０を介して金属
製のリードピン５１によって支持されている。このリー
ドピン５１は、半導体光電陰極３０の底部から延びて真
空容器２０の底部を貫通し、外部電源のカソード出力端
子に接続されており、半導体光電陰極３０に電圧を印加
して陽極４０の電位よりも低い電位に保持している。陽
極４０は、矩形枠状に成形された金属製電極であり、金
属製のリードピン５２によって支持されている。このリ
ードピン５１は、陽極４０の底部から延びて真空容器２
０の底部を貫通して外部電流計を介して外部電源のアノ
ード出力端子に接続されており、陽極４０に電圧を印加
して半導体光電陰極３０の電位よりも高い電位に保持し
ている。
【００２５】ここで、半導体光電陰極３０には、金属製
の支持板３１の所定表面領域上に基板３２が設置されて
いる。支持板３１は、Ｍｏから形成されて矩形平板状に
成形されている。基板３２は、サファイアから形成され
て矩形平板状に成形されている。この基板３２上には、
各種半導体層としてコンタクト層３３、光吸収層３４及
び光電子放出層３５が順次積層して形成されている。
の支持板３１の所定表面領域上に基板３２が設置されて
いる。支持板３１は、Ｍｏから形成されて矩形平板状に
成形されている。基板３２は、サファイアから形成され
て矩形平板状に成形されている。この基板３２上には、
各種半導体層としてコンタクト層３３、光吸収層３４及
び光電子放出層３５が順次積層して形成されている。
【００２６】コンタクト層３３は、基板３２の全表面領
域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成され
ている。このコンタクト層３３は、層厚約５０ｎｍを有
しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度
約５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成され
ている。このコンタクト層３３は、層厚約５０ｎｍを有
しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度
約５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
【００２７】光吸収層３４は、コンタクト層３３の所定
表面領域上にエピタキシャル成長したｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ
0.4 Ｎから形成されている。この光吸収層３４は、層厚
約２００ｎｍを有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇ
またはＺｎを濃度約１×１０17ｃｍ-3〜約１×１０18ｃ
ｍ-3でドープされている。
表面領域上にエピタキシャル成長したｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ
0.4 Ｎから形成されている。この光吸収層３４は、層厚
約２００ｎｍを有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇ
またはＺｎを濃度約１×１０17ｃｍ-3〜約１×１０18ｃ
ｍ-3でドープされている。
【００２８】光電子放出層３５は、光吸収層３４の全表
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成
されている。この光電子放出層３５は、層厚約１０ｎｍ
を有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを
濃度約５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成
されている。この光電子放出層３５は、層厚約１０ｎｍ
を有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを
濃度約５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
【００２９】この光電子放出層３５上には、アルカリ金
属またはその酸化物製の表面層３６が蒸着して形成され
ている。この表面層３６は、光電子放出層３５の全表面
領域上にＣｓ酸化物からなる単原子層として形成されて
いる。
属またはその酸化物製の表面層３６が蒸着して形成され
ている。この表面層３６は、光電子放出層３５の全表面
領域上にＣｓ酸化物からなる単原子層として形成されて
いる。
【００３０】このような半導体光電陰極３０は、支持板
３１の表面を真空容器２０の管軸方向に対して平行に配
置されるとともに、支持板３１側の表面を真空容器２０
の側壁に直接して配置されている。この支持板３１の底
部には、管軸方向に直交して延びた平板状の支持台５０
が、Ｍｏから形成されて基板３２及びコンタクト層３３
の側部に接触して設置されている。この支持台５０の中
央底部には、管軸方向に沿って延びた棒状のリードピン
５１が、コバール金属から形成されて設置されている。
３１の表面を真空容器２０の管軸方向に対して平行に配
置されるとともに、支持板３１側の表面を真空容器２０
の側壁に直接して配置されている。この支持板３１の底
部には、管軸方向に直交して延びた平板状の支持台５０
が、Ｍｏから形成されて基板３２及びコンタクト層３３
の側部に接触して設置されている。この支持台５０の中
央底部には、管軸方向に沿って延びた棒状のリードピン
５１が、コバール金属から形成されて設置されている。
【００３１】一方、陽極４０は、半導体光電陰極３０の
光電子放出層３５側の表面に対向して配置されるととも
に、表面層３６の中央表面領域を除いた周辺表面領域に
対峙して配置されている。この陽極４０の中央底部に
は、管軸方向に沿って延びた棒状のリードピン５２が、
コバール金属から形成されて設置されている。
光電子放出層３５側の表面に対向して配置されるととも
に、表面層３６の中央表面領域を除いた周辺表面領域に
対峙して配置されている。この陽極４０の中央底部に
は、管軸方向に沿って延びた棒状のリードピン５２が、
コバール金属から形成されて設置されている。
【００３２】図３に示すように、伝導帯ＥC が、半導体
光電陰極３０のエネルギーダイヤグラムには、光吸収層
３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に向って
低下するエネルギー準位を有して形成されている。ここ
で、光吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎ
は、伝導帯ＥC と価電子帯ＥV との間のエネルギー差で
あるバンドギャップエネルギーとして約４．２７ｅＶを
有しており、長波長吸収端を波長約２９０ｎｍに有して
いる。光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮは、光吸
収層３４のバンドギャップエネルギーよりも小さいバン
ドギャップエネルギーを有している。また、表面層３６
を構成するＣｓ酸化物は、光電子放出層３５における伝
導帯ＥC とフェルミ準位ＥF との間のエネルギー差以下
の仕事関数を有しており、光電子放出層３５の伝導帯Ｅ
C よりも低い真空準位を有している。
光電陰極３０のエネルギーダイヤグラムには、光吸収層
３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に向って
低下するエネルギー準位を有して形成されている。ここ
で、光吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎ
は、伝導帯ＥC と価電子帯ＥV との間のエネルギー差で
あるバンドギャップエネルギーとして約４．２７ｅＶを
有しており、長波長吸収端を波長約２９０ｎｍに有して
いる。光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮは、光吸
収層３４のバンドギャップエネルギーよりも小さいバン
ドギャップエネルギーを有している。また、表面層３６
を構成するＣｓ酸化物は、光電子放出層３５における伝
導帯ＥC とフェルミ準位ＥF との間のエネルギー差以下
の仕事関数を有しており、光電子放出層３５の伝導帯Ｅ
C よりも低い真空準位を有している。
【００３３】次に、本実施例の作用について説明する。
【００３４】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、真空容器
２０を透過した光子が半導体光電陰極３０の内部に表面
層３６側から入射すると、この光子が光吸収層３４のバ
ンドギャップエネルギーより大きいエネルギーを有する
場合、光子の一部は光電子放出層３５で吸収されるが、
光子の大部分は光電子放出層３５を透過して光吸収層３
４に吸収される。すなわち、光電子吸収層３５による光
子の吸収量を抑制するために、光電子吸収層３５の層厚
は約１０ｎｍに調整して設定されている。
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、真空容器
２０を透過した光子が半導体光電陰極３０の内部に表面
層３６側から入射すると、この光子が光吸収層３４のバ
ンドギャップエネルギーより大きいエネルギーを有する
場合、光子の一部は光電子放出層３５で吸収されるが、
光子の大部分は光電子放出層３５を透過して光吸収層３
４に吸収される。すなわち、光電子吸収層３５による光
子の吸収量を抑制するために、光電子吸収層３５の層厚
は約１０ｎｍに調整して設定されている。
【００３５】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が伝導帯ＥC に励起して
自由電子になる。このように生成した光電子ｅ- は、光
吸収層３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に
向って低下する伝導帯ＥC に沿って拡散またはドリフト
し、表面層３６による負の電子親和力作用に基づいて真
空中に放出される。こうして放出された光電子ｅ- は、
陽極４０と半導体光電陰極３０との間の電界によって加
速されて飛行し、陽極４０に受容されて外部電流計よっ
て検出される。
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が伝導帯ＥC に励起して
自由電子になる。このように生成した光電子ｅ- は、光
吸収層３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に
向って低下する伝導帯ＥC に沿って拡散またはドリフト
し、表面層３６による負の電子親和力作用に基づいて真
空中に放出される。こうして放出された光電子ｅ- は、
陽極４０と半導体光電陰極３０との間の電界によって加
速されて飛行し、陽極４０に受容されて外部電流計よっ
て検出される。
【００３６】ここで、光電子放出層３５は、ｐ型ＧａＮ
から形成されていることから、光吸収層３４と異なって
Ａｌを組成に含まれるので、光吸収層３４と比較して酸
化しにくい。このような光電子放出層３５によって光吸
収層３４の表面は被覆されているので、容易に酸化しな
くなる。そのため、光電子放出層３５上にＣｓ酸化物か
らなる表面層３６を形成することにより、光電子放出層
３５表面の仕事関数が十分に低減するので、表面層３６
による負の電子親和力作用を得ることができる。したが
って、量子効率が向上するとともに、長波長吸収端がシ
ャープ化される。
から形成されていることから、光吸収層３４と異なって
Ａｌを組成に含まれるので、光吸収層３４と比較して酸
化しにくい。このような光電子放出層３５によって光吸
収層３４の表面は被覆されているので、容易に酸化しな
くなる。そのため、光電子放出層３５上にＣｓ酸化物か
らなる表面層３６を形成することにより、光電子放出層
３５表面の仕事関数が十分に低減するので、表面層３６
による負の電子親和力作用を得ることができる。したが
って、量子効率が向上するとともに、長波長吸収端がシ
ャープ化される。
【００３７】なお、光電子放出層３５を構成するｐ型Ｇ
ａＮは、光吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4
Ｎに対して格子整合する。そのため、光電子放出層３５
は、光吸収層３４上に良好な結晶性を有してエピタキシ
ャル成長して形成される。したがって、光電子放出層３
５には、結晶欠陥がほとんど発生しないので、良好な光
電子拡散性を得ることができる。
ａＮは、光吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4
Ｎに対して格子整合する。そのため、光電子放出層３５
は、光吸収層３４上に良好な結晶性を有してエピタキシ
ャル成長して形成される。したがって、光電子放出層３
５には、結晶欠陥がほとんど発生しないので、良好な光
電子拡散性を得ることができる。
【００３８】また、光電子放出層３５は、光吸収層３４
のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャッ
プエネルギーを有することから、光吸収層３４の伝導帯
ＥCよりも低い伝導帯ＥC を有する。そのため、光吸収
層３４で発生した光電子は、表面層３６に向かう電界に
沿って効率良く拡散またはドリフトするために、光電子
放射が高い量子効率で得られる。
のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャッ
プエネルギーを有することから、光吸収層３４の伝導帯
ＥCよりも低い伝導帯ＥC を有する。そのため、光吸収
層３４で発生した光電子は、表面層３６に向かう電界に
沿って効率良く拡散またはドリフトするために、光電子
放射が高い量子効率で得られる。
【００３９】次に、本実施例における半導体光電陰極の
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
【００４０】通常のＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition ）法に基づいて反応容器の内部に
基板３２を設置する。続いて、この反応容器の内部を真
空排気した後にキャリヤーガスとして水素ガスを導入す
る。続いて、基板３２を所定温度に加熱して反応容器の
内部を所定圧力に保持し、反応ガスを導入する。このよ
うな工程において反応ガスとして混合する各原料ガスの
流量を制御することにより、基板３２上に各種半導体層
をエピタキシャル成長させる。
al Vapor Deposition ）法に基づいて反応容器の内部に
基板３２を設置する。続いて、この反応容器の内部を真
空排気した後にキャリヤーガスとして水素ガスを導入す
る。続いて、基板３２を所定温度に加熱して反応容器の
内部を所定圧力に保持し、反応ガスを導入する。このよ
うな工程において反応ガスとして混合する各原料ガスの
流量を制御することにより、基板３２上に各種半導体層
をエピタキシャル成長させる。
【００４１】まず、原料ガスとしてＧａ（ＣＨ3 ）3 、
ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
を用いて基板３２上にコンタクト層３３を形成する。な
お、各原料ガスの流量として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１
０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ
3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．８ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約１．５ｍｉｎ
〜約２ｍｉｎである。
ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
を用いて基板３２上にコンタクト層３３を形成する。な
お、各原料ガスの流量として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１
０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ
3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．８ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約１．５ｍｉｎ
〜約２ｍｉｎである。
【００４２】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ
5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 を用いてコンタクト層３
３上に光吸収層３４を形成する。なお、各原料ガスの流
量として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜
約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ
〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃ
ｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．４ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約１．５ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６ｍｉｎ〜約
８ｍｉｎである。
Ｈ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ
5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 を用いてコンタクト層３
３上に光吸収層３４を形成する。なお、各原料ガスの流
量として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜
約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ
〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃ
ｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．４ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約１．５ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６ｍｉｎ〜約
８ｍｉｎである。
【００４３】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ
（ＣＨ3 ）2 を用いて光吸収層３４上に光電子放出層３
５を形成する。なお、各原料ガスの流量として、Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／
ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉ
ｎであり、Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
は約０．８ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎで
ある。基板３２の温度は約９４０℃〜約１１００℃であ
り、反応容器の内圧は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時
間は約２０ｓｅｃ〜約２５ｓｅｃである。
Ｈ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ
（ＣＨ3 ）2 を用いて光吸収層３４上に光電子放出層３
５を形成する。なお、各原料ガスの流量として、Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／
ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉ
ｎであり、Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
は約０．８ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎで
ある。基板３２の温度は約９４０℃〜約１１００℃であ
り、反応容器の内圧は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時
間は約２０ｓｅｃ〜約２５ｓｅｃである。
【００４４】このように各種半導体層を積層した基板３
２を反応容器の内部から取り出し、通常のフォトリソグ
ラフィ技術に基づいて光電子放出層３５上に所定パター
ンのエッチングマスク層を形成する。この後に、通常の
ウェットエッチング法に基づいて光電子放出層３５及び
光吸収層３４を矩形状のパターンに成形し、光電子放出
３５上からエッチングマスク層を除去する。
２を反応容器の内部から取り出し、通常のフォトリソグ
ラフィ技術に基づいて光電子放出層３５上に所定パター
ンのエッチングマスク層を形成する。この後に、通常の
ウェットエッチング法に基づいて光電子放出層３５及び
光吸収層３４を矩形状のパターンに成形し、光電子放出
３５上からエッチングマスク層を除去する。
【００４５】さらに、各種半導体層を積層した基板３２
の底部に支持板３１を接着するとともに、基板３２及び
コンタクト層３３の側部に支持台５０を接着した後に、
真空容器２０の内部に設置する。この後に、通常の真空
蒸着法に基づいて光電子放出層３５上にＣｓ酸化物を蒸
着して表面層３６を形成し、真空容器２０の内部を高真
空に封止して半導体光電陰極３０を完成する。
の底部に支持板３１を接着するとともに、基板３２及び
コンタクト層３３の側部に支持台５０を接着した後に、
真空容器２０の内部に設置する。この後に、通常の真空
蒸着法に基づいて光電子放出層３５上にＣｓ酸化物を蒸
着して表面層３６を形成し、真空容器２０の内部を高真
空に封止して半導体光電陰極３０を完成する。
【００４６】次に、本発明の光電管と従来の光電管とに
対する比較実験について説明する。
対する比較実験について説明する。
【００４７】本発明の光電管としては、本実施例の光電
管と全く同様に構成した。すなわち、半導体光電陰極の
光吸収層及び光電子放出層をそれぞれＧａ0.6 Ａｌ0.4
Ｎ及びＧａＮから形成した。一方、従来の光電管として
は、光電陰極を除いて本実施例の光電管とほぼ同様に構
成した。すなわち、光電陰極の光吸収層をＣｓＴｅから
形成した。これらの光電管に対して短波長の光を照射す
ることにより、それぞれの量子効率を測定した。
管と全く同様に構成した。すなわち、半導体光電陰極の
光吸収層及び光電子放出層をそれぞれＧａ0.6 Ａｌ0.4
Ｎ及びＧａＮから形成した。一方、従来の光電管として
は、光電陰極を除いて本実施例の光電管とほぼ同様に構
成した。すなわち、光電陰極の光吸収層をＣｓＴｅから
形成した。これらの光電管に対して短波長の光を照射す
ることにより、それぞれの量子効率を測定した。
【００４８】図４に、本発明の光電管と従来の光電管と
の各分光感度特性を示す。このグラフによれば、波長約
２００ｎｍ〜約３５０ｎｍの光に対しては、本発明の光
電管が従来の光電管よりも大きい量子効率を得ることが
わかる。
の各分光感度特性を示す。このグラフによれば、波長約
２００ｎｍ〜約３５０ｎｍの光に対しては、本発明の光
電管が従来の光電管よりも大きい量子効率を得ることが
わかる。
【００４９】第２実施例 本実施例は、いわゆる透過型として配置された半導体光
電陰極を有する光電管である。
電陰極を有する光電管である。
【００５０】図５及び図６に示すように、本実施例の光
電管１０には、真空容器２０の窓部として半導体光電陰
極３０が設置されており、真空容器２０の内部に陽極４
０が半導体光電陰極３０に対向して収容されている。こ
の真空容器２０は、一端を開放した中空円筒状のガラス
製容器であり、半導体光電陰極３０によって気密に封止
されて圧力約１０-8Ｔｏｒｒの高真空に内部を保持して
いる。
電管１０には、真空容器２０の窓部として半導体光電陰
極３０が設置されており、真空容器２０の内部に陽極４
０が半導体光電陰極３０に対向して収容されている。こ
の真空容器２０は、一端を開放した中空円筒状のガラス
製容器であり、半導体光電陰極３０によって気密に封止
されて圧力約１０-8Ｔｏｒｒの高真空に内部を保持して
いる。
【００５１】半導体光電陰極３０は、真空容器２０の側
壁端部に支持されて真空容器２０を気密に封止してい
る。この半導体光電陰極３０は、金属製の配線層５３を
介して金属製のリードピン５１に接続されている。この
リードピン５１は、配線層５３の端部から延びて真空容
器２０の底部を貫通して外部電源のカソード出力端子に
接続されており、半導体光電陰極３０に電圧を印加して
陽極４０の電位よりも低い電位に保持している。
壁端部に支持されて真空容器２０を気密に封止してい
る。この半導体光電陰極３０は、金属製の配線層５３を
介して金属製のリードピン５１に接続されている。この
リードピン５１は、配線層５３の端部から延びて真空容
器２０の底部を貫通して外部電源のカソード出力端子に
接続されており、半導体光電陰極３０に電圧を印加して
陽極４０の電位よりも低い電位に保持している。
【００５２】一方、陽極４０は、円形平板状の金属製電
極であり、金属製のリードピン５２によって支持されて
いる。このリードピン５２は、陽極４０の底部端から延
びて真空容器２０の底部を貫通して外部電流計を介して
外部電源のアノード出力端子に接続されており、陽極４
０に電圧を印加して半導体光電陰極３０の電位よりも高
い電位に保持している。
極であり、金属製のリードピン５２によって支持されて
いる。このリードピン５２は、陽極４０の底部端から延
びて真空容器２０の底部を貫通して外部電流計を介して
外部電源のアノード出力端子に接続されており、陽極４
０に電圧を印加して半導体光電陰極３０の電位よりも高
い電位に保持している。
【００５３】ここで、半導体光電陰極３０には、基板３
２が真空容器２０の側壁端部に接合しており、真空容器
２０の窓部として設置されている。基板３２は、サファ
イアから形成されて円形平板状に成形されている。この
基板３２上には、各種半導体層として電子遮蔽層３７、
光吸収層３４及び光電子放出層３５が順次積層して形成
されている。
２が真空容器２０の側壁端部に接合しており、真空容器
２０の窓部として設置されている。基板３２は、サファ
イアから形成されて円形平板状に成形されている。この
基板３２上には、各種半導体層として電子遮蔽層３７、
光吸収層３４及び光電子放出層３５が順次積層して形成
されている。
【００５４】電子遮蔽層３７は、基板３２の全表面領域
上にエピタキシャル成長したｐ型ＡｌＮから形成されて
いる。この電子遮蔽層３７は、層厚約７５ｎｍを有して
おり、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度１×
１０18ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
上にエピタキシャル成長したｐ型ＡｌＮから形成されて
いる。この電子遮蔽層３７は、層厚約７５ｎｍを有して
おり、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度１×
１０18ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
【００５５】光吸収層３４は、電子遮蔽層３７の所定表
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ
0.4 Ｎから形成されている。この光吸収層３４は、層厚
約２００ｎｍを有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇ
またはＺｎを濃度１×１０17ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3
でドープされている。
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ
0.4 Ｎから形成されている。この光吸収層３４は、層厚
約２００ｎｍを有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇ
またはＺｎを濃度１×１０17ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3
でドープされている。
【００５６】光電子放出層３５は、光吸収層３４の全表
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成
されている。この光電子放出層３５は、層厚約１０ｎｍ
を有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを
濃度５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
面領域上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成
されている。この光電子放出層３５は、層厚約１０ｎｍ
を有しており、ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを
濃度５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
【００５７】この光電子放出層３５上には、アルカリ金
属酸化物製の表面層３６が蒸着して形成されている。こ
の表面層３６は、光電子放出層３５の全表面領域上にＣ
ｓ酸化物からなる単分子層として形成されている。
属酸化物製の表面層３６が蒸着して形成されている。こ
の表面層３６は、光電子放出層３５の全表面領域上にＣ
ｓ酸化物からなる単分子層として形成されている。
【００５８】このような半導体光電陰極３０は、真空容
器２０の側壁端部に接合して設置されており、基板２０
の表面を真空容器２０の管軸方向に対して垂直に配置さ
れている。この半導体光電陰極３０の側部には、真空容
器２０の側壁上に管軸方向に沿って塗布された配線層５
３が、Ａｌから形成されて電子遮蔽層３７の表面と光吸
収層３４の側部とに接触して設置されている。この配線
層５３の端部には、管軸方向に沿って延びた棒状のリー
ドピン５１が、コバール金属から形成されて設置されて
いる。
器２０の側壁端部に接合して設置されており、基板２０
の表面を真空容器２０の管軸方向に対して垂直に配置さ
れている。この半導体光電陰極３０の側部には、真空容
器２０の側壁上に管軸方向に沿って塗布された配線層５
３が、Ａｌから形成されて電子遮蔽層３７の表面と光吸
収層３４の側部とに接触して設置されている。この配線
層５３の端部には、管軸方向に沿って延びた棒状のリー
ドピン５１が、コバール金属から形成されて設置されて
いる。
【００５９】一方、陽極４０は、半導体光電陰極３０の
光電子放出層３５側の表面に対峙して配置されている。
この陽極４０の底部端には、管軸方向に沿って延びた棒
状のリードピン５２が、コバール金属から形成されて設
置されている。
光電子放出層３５側の表面に対峙して配置されている。
この陽極４０の底部端には、管軸方向に沿って延びた棒
状のリードピン５２が、コバール金属から形成されて設
置されている。
【００６０】図７に示すように、半導体光電陰極３０の
エネルギーダイアグラムには、伝導体ＥC が、電子遮蔽
層３７から光吸収層３４及び光電子放出層３５を介して
表面層３６に向かって低下するエネルギー準位を有して
形成されている。ここで、光吸収層３４を構成するｐ型
Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎは、伝導帯ＥC と価電子帯ＥV との
間のエネルギー差であるバンドギャップエネルギーとし
て約４．２７ｅＶを有しており、長波長吸収端を波長約
２９０ｎｍに有している。
エネルギーダイアグラムには、伝導体ＥC が、電子遮蔽
層３７から光吸収層３４及び光電子放出層３５を介して
表面層３６に向かって低下するエネルギー準位を有して
形成されている。ここで、光吸収層３４を構成するｐ型
Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎは、伝導帯ＥC と価電子帯ＥV との
間のエネルギー差であるバンドギャップエネルギーとし
て約４．２７ｅＶを有しており、長波長吸収端を波長約
２９０ｎｍに有している。
【００６１】光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮ
は、光吸収層３４のバンドギャップエネルギーよりも小
さいバンドギャップネルギーを有している。一方、電子
遮蔽層３７を構成するｐ型ＡｌＮは、光吸収層３４のバ
ンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップネ
ルギーを有している。また、表面層３６を構成するＣｓ
酸化物は、光電子放出層３５における伝導帯ＥC とフェ
ルミ準位ＥF との間のエネルギー差以下の仕事関数を有
しており、光電子放出層３５の伝導帯ＥC よりも低い真
空準位を有している。
は、光吸収層３４のバンドギャップエネルギーよりも小
さいバンドギャップネルギーを有している。一方、電子
遮蔽層３７を構成するｐ型ＡｌＮは、光吸収層３４のバ
ンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップネ
ルギーを有している。また、表面層３６を構成するＣｓ
酸化物は、光電子放出層３５における伝導帯ＥC とフェ
ルミ準位ＥF との間のエネルギー差以下の仕事関数を有
しており、光電子放出層３５の伝導帯ＥC よりも低い真
空準位を有している。
【００６２】次に、本実施例の作用について説明する。
【００６３】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、半導体光
電陰極３０の基板３２を透過した光子が半導体光電陰極
３０の内部に入射すると、この光子が電子遮蔽層３７の
バンドギャップエネルギーよりも小さく、かつ、光吸収
層３４のバンドギャップエネルギーよりも大きいエネル
ギーを有する場合、光子は電子遮蔽層３７を透過して光
吸収層３４に吸収される。
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、半導体光
電陰極３０の基板３２を透過した光子が半導体光電陰極
３０の内部に入射すると、この光子が電子遮蔽層３７の
バンドギャップエネルギーよりも小さく、かつ、光吸収
層３４のバンドギャップエネルギーよりも大きいエネル
ギーを有する場合、光子は電子遮蔽層３７を透過して光
吸収層３４に吸収される。
【００６４】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が、伝導帯ＥC に励起し
て自由電子になる。光吸収層３４と電子遮蔽層３７との
間にエネルギー障壁が存在していることから、このよう
に生成した光電子ｅ- は、電子遮蔽層３７側に拡散また
はドリフトすることなく、光吸収層３４から光電子放出
層３５を介して表面層３６に向かって低下する伝導帯Ｅ
C に沿って拡散またはドリフトし、表面層３６による負
の電子親和力作用に基づいて真空中に放出される。こう
して放出された光電子ｅ- は、陽極４０と半導体光電陰
極３０との間の電界によって加速されて飛行し、陽極４
０に受容されて外部電流計によって検出される。
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が、伝導帯ＥC に励起し
て自由電子になる。光吸収層３４と電子遮蔽層３７との
間にエネルギー障壁が存在していることから、このよう
に生成した光電子ｅ- は、電子遮蔽層３７側に拡散また
はドリフトすることなく、光吸収層３４から光電子放出
層３５を介して表面層３６に向かって低下する伝導帯Ｅ
C に沿って拡散またはドリフトし、表面層３６による負
の電子親和力作用に基づいて真空中に放出される。こう
して放出された光電子ｅ- は、陽極４０と半導体光電陰
極３０との間の電界によって加速されて飛行し、陽極４
０に受容されて外部電流計によって検出される。
【００６５】ここで、光電子放出層３５は、ｐ型ＧａＮ
から形成されていることから、光吸収層３４と異なって
Ａｌを組成に含まないので、光吸収層３４と比較して酸
化しにくい。このような光電子放出層３５によって光吸
収層３４の表面は被覆されているので、容易に酸化しな
くなる。そのため、光電子放出層３５上にＣｓ酸化物か
らなる表面層３６を形成することにより、光電子放出層
３５表面の仕事関数が十分に低減するので、表面層３６
による負の電子親和力作用を得ることができる。したが
って、量子効率が向上するとともに、長波長吸収端がシ
ャープ化される。
から形成されていることから、光吸収層３４と異なって
Ａｌを組成に含まないので、光吸収層３４と比較して酸
化しにくい。このような光電子放出層３５によって光吸
収層３４の表面は被覆されているので、容易に酸化しな
くなる。そのため、光電子放出層３５上にＣｓ酸化物か
らなる表面層３６を形成することにより、光電子放出層
３５表面の仕事関数が十分に低減するので、表面層３６
による負の電子親和力作用を得ることができる。したが
って、量子効率が向上するとともに、長波長吸収端がシ
ャープ化される。
【００６６】なお、電子遮蔽層３７を構成するｐ型Ａｌ
Ｎと、光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮとは、光
吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎに対して
格子整合する。そのため、光吸収層３４及び光電子放出
層３５は、電子遮蔽層３７上に良好な結晶性を有してエ
ピタキシャル成長して形成される。したがって、光吸収
層３４及び光電子放出層３５には、結晶欠陥がほとんど
生成しないので、良好な光電子拡散性を得ることができ
る。
Ｎと、光電子放出層３５を構成するｐ型ＧａＮとは、光
吸収層３４を構成するｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎに対して
格子整合する。そのため、光吸収層３４及び光電子放出
層３５は、電子遮蔽層３７上に良好な結晶性を有してエ
ピタキシャル成長して形成される。したがって、光吸収
層３４及び光電子放出層３５には、結晶欠陥がほとんど
生成しないので、良好な光電子拡散性を得ることができ
る。
【００６７】また、電子遮蔽層３７は、光吸収層３４の
バンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップ
エネルギーを有することから、光吸収層３４の伝導帯Ｅ
C よりも高い伝導帯ＥC を有している。そのため、光吸
収層３４で発生した光電子は、表面層３６に向かう電界
に沿って拡散またはドリフトするので、電子遮蔽層３７
側に拡散またはドリフトすることはない。一方、光電子
放出層３５は、光吸収層３４のバンドギャップエネルギ
ーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有すること
から、光吸収層３４の伝導帯ＥC よりも低い伝導帯ＥC
を有している。そのため、光吸収層３４で発生した光電
子は、表面層３６に向かう電界に沿って効率良く拡散ま
たはドリフトする。したがって、光吸収層３４で発生し
た光電子は、電子遮蔽層３７側にほとんど拡散またはド
リフトすることなく、光電子放出層３５側に一方的に拡
散またはドリフトするので、光電子放射がいっそう高い
量子効率で得られる。
バンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップ
エネルギーを有することから、光吸収層３４の伝導帯Ｅ
C よりも高い伝導帯ＥC を有している。そのため、光吸
収層３４で発生した光電子は、表面層３６に向かう電界
に沿って拡散またはドリフトするので、電子遮蔽層３７
側に拡散またはドリフトすることはない。一方、光電子
放出層３５は、光吸収層３４のバンドギャップエネルギ
ーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有すること
から、光吸収層３４の伝導帯ＥC よりも低い伝導帯ＥC
を有している。そのため、光吸収層３４で発生した光電
子は、表面層３６に向かう電界に沿って効率良く拡散ま
たはドリフトする。したがって、光吸収層３４で発生し
た光電子は、電子遮蔽層３７側にほとんど拡散またはド
リフトすることなく、光電子放出層３５側に一方的に拡
散またはドリフトするので、光電子放射がいっそう高い
量子効率で得られる。
【００６８】次に、本実施例における半導体光電陰極の
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
【００６９】通常のＭＯＣＶＤ法に基づいて反応容器の
内部に基板３２を設置する。続いて、この反応容器の内
部を真空排気した後にキャリヤーガスとして水素ガスを
導入する。続いて、基板３２を所定温度に加熱して反応
容器の内部を所定圧力に保持し、反応ガスを導入する。
このような工程において反応ガスとして混合する各原料
ガスの流量を制御することにより、基板３２上に各種半
導体層をエピタキシャル成長させる。
内部に基板３２を設置する。続いて、この反応容器の内
部を真空排気した後にキャリヤーガスとして水素ガスを
導入する。続いて、基板３２を所定温度に加熱して反応
容器の内部を所定圧力に保持し、反応ガスを導入する。
このような工程において反応ガスとして混合する各原料
ガスの流量を制御することにより、基板３２上に各種半
導体層をエピタキシャル成長させる。
【００７０】まず、原料ガスとしてＡｌ（ＣＨ3 ）3 、
ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
を用いて基板３２上に電子遮蔽層３７を形成する。な
お、各原料ガスの流量として、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１
０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ
3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．８ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６分〜約８分
である。
ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
を用いて基板３２上に電子遮蔽層３７を形成する。な
お、各原料ガスの流量として、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１
０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ
3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ
5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．８ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3／ｍｉｎである。基板３２の温
度は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧
は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６分〜約８分
である。
【００７１】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ
5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 を用いて電子遮蔽層３７
上に光吸収層３４を形成する。なお、各原料ガスの流量
として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約
２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜
約２ｌ／ｍｉｎであり、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ
3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ5
Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．４ｃｍ3 ／ｍ
ｉｎ〜約１．５ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温度
は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧は
約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６ｍｉｎ〜約８
ｍｉｎである。
Ｈ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ
5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 を用いて電子遮蔽層３７
上に光吸収層３４を形成する。なお、各原料ガスの流量
として、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約
２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜
約２ｌ／ｍｉｎであり、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ
3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、Ｍｇ（Ｃ5
Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2 は約０．４ｃｍ3 ／ｍ
ｉｎ〜約１．５ｃｍ3 ／ｍｉｎである。基板３２の温度
は約９４０℃〜約１１００℃であり、反応容器の内圧は
約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時間は約６ｍｉｎ〜約８
ｍｉｎである。
【００７２】続いて、原料ガスとしてＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ
（ＣＨ3 ）2 を用いて光吸収層３４上に光電子放出層３
５を形成する。なお、各原料ガスの流量として、Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／
ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉ
ｎであり、Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
は約０．８ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎで
ある。基板３２の温度は約９４０℃〜約１１００℃であ
り、反応容器の内圧は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時
間は約２０ｓｅｃ〜約２５ｓｅｃである。
Ｈ3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ
（ＣＨ3 ）2 を用いて光吸収層３４上に光電子放出層３
５を形成する。なお、各原料ガスの流量として、Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 は約１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２０ｃｍ3 ／
ｍｉｎであり、ＮＨ3 は約１ｌ／ｍｉｎ〜約２ｌ／ｍｉ
ｎであり、Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 またはＺｎ（ＣＨ3 ）2
は約０．８ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜約２．６ｃｍ3 ／ｍｉｎで
ある。基板３２の温度は約９４０℃〜約１１００℃であ
り、反応容器の内圧は約７６０Ｔｏｒｒであり、成長時
間は約２０ｓｅｃ〜約２５ｓｅｃである。
【００７３】このように各種半導体層を積層した基板３
２を反応容器の内部から取り出し、通常のフォトリソグ
ラフィ技術に基づいて光電子放出層３５上に所定パター
ンのエッチングマスク層を形成する。この後に、通常の
ウェットエッチング法に基づいて光電子放出層３５及び
光吸収層３４を円形状のパターンに成形し、光電子放出
３５上からエッチングマスク層を除去する。
２を反応容器の内部から取り出し、通常のフォトリソグ
ラフィ技術に基づいて光電子放出層３５上に所定パター
ンのエッチングマスク層を形成する。この後に、通常の
ウェットエッチング法に基づいて光電子放出層３５及び
光吸収層３４を円形状のパターンに成形し、光電子放出
３５上からエッチングマスク層を除去する。
【００７４】さらに、各種半導体層を積層した基板３２
の側部を真空容器２０の側壁端部に接合するとともに、
電子遮蔽層３７の表面と光吸収層３４の側部とに配線層
５３を接触させる。この後に、通常の真空蒸着法に基づ
いて光電子放出層３５上にＣｓ酸化物を蒸着して表面層
３６を形成し、真空容器２０の内部を高真空に封止して
半導体光電陰極３０を完成する。
の側部を真空容器２０の側壁端部に接合するとともに、
電子遮蔽層３７の表面と光吸収層３４の側部とに配線層
５３を接触させる。この後に、通常の真空蒸着法に基づ
いて光電子放出層３５上にＣｓ酸化物を蒸着して表面層
３６を形成し、真空容器２０の内部を高真空に封止して
半導体光電陰極３０を完成する。
【００７５】次に、本発明の光電管と従来の光電管とに
対する比較実験について説明する。
対する比較実験について説明する。
【００７６】本発明の光電管としては、本実施例の光電
管と全く同様に構成した。すなわち、半導体光電陰極の
電子遮蔽層、光吸収層及び光電子放出層をそれぞれｐ型
ＡｌＮ、ｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎ及びｐ型ＧａＮから形
成した。一方、従来の光電管としては、光電陰極を除い
て本実施例の光電管とほぼ同様に構成した。すなわち、
光電陰極の光吸収層をＣｓＴｅから形成した。これらの
光電管に対して短波長の光を照射することにより、それ
ぞれの量子効率を測定した。
管と全く同様に構成した。すなわち、半導体光電陰極の
電子遮蔽層、光吸収層及び光電子放出層をそれぞれｐ型
ＡｌＮ、ｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎ及びｐ型ＧａＮから形
成した。一方、従来の光電管としては、光電陰極を除い
て本実施例の光電管とほぼ同様に構成した。すなわち、
光電陰極の光吸収層をＣｓＴｅから形成した。これらの
光電管に対して短波長の光を照射することにより、それ
ぞれの量子効率を測定した。
【００７７】図８に、本発明の光電管と従来の光電管と
の各分光感度特性を示す。このグラフによれば、波長約
２００ｎｍ〜約３５０ｎｍの光に対しては、本発明の光
電管が従来の光電管よりも大きい量子効率を得ることが
わかる。ここで、本発明の光電管に用いたサファイア製
の基板は、波長約２００ｎｍの光に対して極小の透過率
を有する。そのため、本発明の光電管は透過型に配置さ
れた半導体光電陰極を有するので、短波長側の分光感度
特性が基板の光学的特性によって大きな制限を受けてい
る。
の各分光感度特性を示す。このグラフによれば、波長約
２００ｎｍ〜約３５０ｎｍの光に対しては、本発明の光
電管が従来の光電管よりも大きい量子効率を得ることが
わかる。ここで、本発明の光電管に用いたサファイア製
の基板は、波長約２００ｎｍの光に対して極小の透過率
を有する。そのため、本発明の光電管は透過型に配置さ
れた半導体光電陰極を有するので、短波長側の分光感度
特性が基板の光学的特性によって大きな制限を受けてい
る。
【００７８】第３実施例 本実施例は、上記第１実施例とほぼ同様にして構成され
ており、いわゆる反射型として配置された半導体光電陰
極を有する光電管である。
ており、いわゆる反射型として配置された半導体光電陰
極を有する光電管である。
【００７９】図９及び図１０に示すように、本実施例の
光電管１０は、上記第１実施例の光電管１０とほぼ同様
して構成されている（図１及び図２参照）。ただし、半
導体光電陰極３０における基板３２と光吸収層３４との
間には、上記第２実施例の半導体光電陰極３０と同様に
して、電子遮蔽層３７が介在して形成されている。すな
わち、電子遮蔽層３７は、基板３２の全表面領域上にエ
ピタキシャル成長したｐ型ＡｌＮから形成されている。
この電子遮蔽層３７は、層厚約７５ｎｍを有しており、
ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度１×１０18
ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
光電管１０は、上記第１実施例の光電管１０とほぼ同様
して構成されている（図１及び図２参照）。ただし、半
導体光電陰極３０における基板３２と光吸収層３４との
間には、上記第２実施例の半導体光電陰極３０と同様に
して、電子遮蔽層３７が介在して形成されている。すな
わち、電子遮蔽層３７は、基板３２の全表面領域上にエ
ピタキシャル成長したｐ型ＡｌＮから形成されている。
この電子遮蔽層３７は、層厚約７５ｎｍを有しており、
ｐ型ドーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度１×１０18
ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3でドープされている。
【００８０】ここで、半導体光電陰極３０のエネルギー
ダイアグラムには、上記第２実施例の半導体光電陰極３
０と同様にして、伝導体ＥC が、電子遮蔽層３７から光
吸収層３４及び光電子放出層３５を介して表面層３６に
向かって低下するエネルギー準位を有して形成されてい
る（図７参照）。
ダイアグラムには、上記第２実施例の半導体光電陰極３
０と同様にして、伝導体ＥC が、電子遮蔽層３７から光
吸収層３４及び光電子放出層３５を介して表面層３６に
向かって低下するエネルギー準位を有して形成されてい
る（図７参照）。
【００８１】なお、このような構成によれば、本実施例
の半導体光電陰極３０は上記第２実施例とほぼ同様な製
造方法に基づいて形成される。ただし、基板３２、電子
遮蔽層３７、光吸収層３４及び光電子放出層３５をそれ
ぞれ矩形状に成形し、基板３２の底部に支持板３１を接
着するとともに、基板３２及びコンタクト層３３の側部
に支持台５０を接着した後に、真空容器２０の内部に設
置する。この後に、光電子放出層３５上に表面層３６を
形成し、真空容器２０の内部を高真空に封止して半導体
光電陰極３０を完成する。
の半導体光電陰極３０は上記第２実施例とほぼ同様な製
造方法に基づいて形成される。ただし、基板３２、電子
遮蔽層３７、光吸収層３４及び光電子放出層３５をそれ
ぞれ矩形状に成形し、基板３２の底部に支持板３１を接
着するとともに、基板３２及びコンタクト層３３の側部
に支持台５０を接着した後に、真空容器２０の内部に設
置する。この後に、光電子放出層３５上に表面層３６を
形成し、真空容器２０の内部を高真空に封止して半導体
光電陰極３０を完成する。
【００８２】次に、本実施例の作用について説明する。
【００８３】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、真空容器
２０を透過した光子が半導体光電陰極３０の内部に表面
層３６側から入射すると、この光子が光電子放出層３５
のバンドギャップエネルギーよりも大きいエネルギーを
有する場合、光子の一部は光電子放出層３５で吸収され
るが、光子の大部分は光電子放出層３５を透過して光吸
収層３４に吸収される。すなわち、光電子吸収層３５に
よる光子の吸収量を抑制するために、光電子吸収層３５
の層厚は約１０ｎｍに調整して設定されている。
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、真空容器
２０を透過した光子が半導体光電陰極３０の内部に表面
層３６側から入射すると、この光子が光電子放出層３５
のバンドギャップエネルギーよりも大きいエネルギーを
有する場合、光子の一部は光電子放出層３５で吸収され
るが、光子の大部分は光電子放出層３５を透過して光吸
収層３４に吸収される。すなわち、光電子吸収層３５に
よる光子の吸収量を抑制するために、光電子吸収層３５
の層厚は約１０ｎｍに調整して設定されている。
【００８４】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が、伝導帯ＥC に励起し
て自由電子になる。光吸収層３４と電子遮蔽層３７との
間にエネルギー障壁が存在していることから、このよう
に生成した光電子ｅ- は、電子遮蔽層３７側に拡散また
はドリフトすることなく、光吸収層３４から光電子放出
層３５を介して表面層３６に向かって低下する伝導帯Ｅ
C に沿って拡散またはドリフトし、表面層３６による負
の電子親和力作用に基づいて真空中に放出される。こう
して放出された光電子ｅ- は、陽極４０から半導体光電
陰極３０に向かう電界によって加速されて飛行し、陽極
４０に受容されて外部電流計によって検出される。
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が、伝導帯ＥC に励起し
て自由電子になる。光吸収層３４と電子遮蔽層３７との
間にエネルギー障壁が存在していることから、このよう
に生成した光電子ｅ- は、電子遮蔽層３７側に拡散また
はドリフトすることなく、光吸収層３４から光電子放出
層３５を介して表面層３６に向かって低下する伝導帯Ｅ
C に沿って拡散またはドリフトし、表面層３６による負
の電子親和力作用に基づいて真空中に放出される。こう
して放出された光電子ｅ- は、陽極４０から半導体光電
陰極３０に向かう電界によって加速されて飛行し、陽極
４０に受容されて外部電流計によって検出される。
【００８５】したがって、本実施例の光電管は、上記第
２実施例の光電管とほぼ同様な動作特性を発揮する。
２実施例の光電管とほぼ同様な動作特性を発揮する。
【００８６】第４実施例 本実施例は、上記第２実施例とほぼ同様にして構成され
ており、いわゆる透過型として配置された半導体光電陰
極を有する光電管である。
ており、いわゆる透過型として配置された半導体光電陰
極を有する光電管である。
【００８７】図１１及び図１２に示すように、本実施例
の光電管１０は、上記第２実施例の光電管１０とほぼ同
様して構成されている（図５及び図６参照）。ただし、
半導体光電陰極３０における基板３２と光吸収層３４と
の間には、上記第１実施例の半導体光電陰極３０と同様
にして、コンタクト層３３が介在して形成されている。
すなわち、コンタクト層３３は、基板３２の全表面領域
上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成されて
いる。このコンタクト層３３は、上記第１実施例の場合
よりも薄膜化して層厚約１０ｎｍを有しており、ｐ型ド
ーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度約５×１０18ｃｍ
-3でドープされている。
の光電管１０は、上記第２実施例の光電管１０とほぼ同
様して構成されている（図５及び図６参照）。ただし、
半導体光電陰極３０における基板３２と光吸収層３４と
の間には、上記第１実施例の半導体光電陰極３０と同様
にして、コンタクト層３３が介在して形成されている。
すなわち、コンタクト層３３は、基板３２の全表面領域
上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＮから形成されて
いる。このコンタクト層３３は、上記第１実施例の場合
よりも薄膜化して層厚約１０ｎｍを有しており、ｐ型ド
ーパントとしてＭｇまたはＺｎを濃度約５×１０18ｃｍ
-3でドープされている。
【００８８】ここで、半導体光電陰極３０のエネルギー
ダイアグラムには、上記第１実施例の半導体光電陰極３
０と同様にして、伝導体ＥC が、光吸収層３４から光電
子放出層３５を介して表面層３６に向かって低下するエ
ネルギー準位を有して形成されている（図３参照）。
ダイアグラムには、上記第１実施例の半導体光電陰極３
０と同様にして、伝導体ＥC が、光吸収層３４から光電
子放出層３５を介して表面層３６に向かって低下するエ
ネルギー準位を有して形成されている（図３参照）。
【００８９】なお、このような構成によれば、本実施例
の半導体光電陰極３０は上記第１実施例とほぼ同様な製
造方法に基づいて形成される。ただし、基板３２、コン
タクト層３３、光吸収層３４及び光電子放出層３５をそ
れぞれ円形状に成形し、基板３２の側部を真空容器２０
の側壁端部に接合するとともに、コンタクト層３３の表
面と光吸収層３４の側部とに配線層５３を接触させる。
この後に、光電子放出層３５上に表面層３６を形成し、
真空容器２０の内部を高真空に封止して半導体光電陰極
３０を完成する。
の半導体光電陰極３０は上記第１実施例とほぼ同様な製
造方法に基づいて形成される。ただし、基板３２、コン
タクト層３３、光吸収層３４及び光電子放出層３５をそ
れぞれ円形状に成形し、基板３２の側部を真空容器２０
の側壁端部に接合するとともに、コンタクト層３３の表
面と光吸収層３４の側部とに配線層５３を接触させる。
この後に、光電子放出層３５上に表面層３６を形成し、
真空容器２０の内部を高真空に封止して半導体光電陰極
３０を完成する。
【００９０】次に、本実施例の作用について説明する。
【００９１】外部電源からリードピン５１，５２を介し
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、半導体光
電陰極３０の基板３２を透過した光子が半導体光電陰極
３０の内部に入射すると、この光子が吸収層３４のバン
ドギャップエネルギーよりも大きいエネルギーを有する
場合、光子の一部はコンタクト層３３で吸収されるが、
光子の大部分はコンタクト層３３を透過して光吸収層３
４に吸収される。すなわち、コンタクト層３３による光
子の吸収量を抑制するために、コンタクト層３３の層厚
は約１０ｎｍに調整して設定されている。
て半導体光電陰極３０と陽極４０とに対して電圧を印加
すると、電界が陽極４０から半導体光電陰極３０に向か
って発生する。このように準備が整った後に、半導体光
電陰極３０の基板３２を透過した光子が半導体光電陰極
３０の内部に入射すると、この光子が吸収層３４のバン
ドギャップエネルギーよりも大きいエネルギーを有する
場合、光子の一部はコンタクト層３３で吸収されるが、
光子の大部分はコンタクト層３３を透過して光吸収層３
４に吸収される。すなわち、コンタクト層３３による光
子の吸収量を抑制するために、コンタクト層３３の層厚
は約１０ｎｍに調整して設定されている。
【００９２】そのため、光吸収層３４において、価電子
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が伝導帯ＥC に励起して
自由電子になる。このように生成した光電子ｅ- は、光
吸収層３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に
向って低下する伝導帯ＥC に沿って拡散またはドリフト
し、表面層３６による負の電子親和力作用に基づいて真
空中に放出される。こうして放出された光電子ｅ- は、
陽極４０から半導体光電陰極３０に向かう電界によって
加速されて飛行し、陽極４０に受容されて外部電流計に
よって検出される。
帯ＥV に位置していた電子ｅ- が伝導帯ＥC に励起して
自由電子になる。このように生成した光電子ｅ- は、光
吸収層３４から光電子放出層３５を介して表面層３６に
向って低下する伝導帯ＥC に沿って拡散またはドリフト
し、表面層３６による負の電子親和力作用に基づいて真
空中に放出される。こうして放出された光電子ｅ- は、
陽極４０から半導体光電陰極３０に向かう電界によって
加速されて飛行し、陽極４０に受容されて外部電流計に
よって検出される。
【００９３】したがって、本実施例の光電管は、上記第
１実施例の光電管とほぼ同様な動作特性を発揮する。
１実施例の光電管とほぼ同様な動作特性を発揮する。
【００９４】なお、本発明は上記諸実施例に限られるも
のではなく、種々の変形を行うことが可能である。
のではなく、種々の変形を行うことが可能である。
【００９５】例えば、上記諸実施例においては、半導体
光電陰極の光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-XＡｌXＮ（０
＜ｘ＜１）の組成としてｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎを用い
ている。しかしながら、光吸収層をエピタキシャル成長
させる際に、各原料ガスＧａ（ＣＨ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ
3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5Ｈ5）2 またはＺｎ（ＣＨ
3 ）2 の流量を調整することにより、ｐ型Ｇａ1-XＡｌX
Ｎ（０＜ｘ＜１）の組成を種々に設定することができ
る。そのため、この半導体光電陰極の分光感度特性は、
ＡｌＮとＧａＮとの合金であるＧａ1-XＡｌXＮの組成に
対応して、長波長吸収端を波長範囲約２００ｎｍ〜約３
５０ｎｍで変化させることにより、調整を受けることに
なる。
光電陰極の光吸収層を構成するｐ型Ｇａ1-XＡｌXＮ（０
＜ｘ＜１）の組成としてｐ型Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 Ｎを用い
ている。しかしながら、光吸収層をエピタキシャル成長
させる際に、各原料ガスＧａ（ＣＨ3 ）3 、Ａｌ（ＣＨ
3 ）3 、ＮＨ3 及びＭｇ（Ｃ5Ｈ5）2 またはＺｎ（ＣＨ
3 ）2 の流量を調整することにより、ｐ型Ｇａ1-XＡｌX
Ｎ（０＜ｘ＜１）の組成を種々に設定することができ
る。そのため、この半導体光電陰極の分光感度特性は、
ＡｌＮとＧａＮとの合金であるＧａ1-XＡｌXＮの組成に
対応して、長波長吸収端を波長範囲約２００ｎｍ〜約３
５０ｎｍで変化させることにより、調整を受けることに
なる。
【００９６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体光電陰極においては、ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜
ｘ＜１）からなる光吸収層上に、ｐ型ＧａＮからなる光
電子放出層と、アルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層とが順次積層して形成されている。ここで、光電
子放出層を構成するｐ型ＧａＮは光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギー
を有している。さらに、表面層を構成するアルカリ金属
またはその酸化物は、光電子放出層の伝導帯よりも低い
真空準位を有している。そのため、エネルギーダイアグ
ラムにおける伝導帯は、光吸収層から光電子放出層を介
して表面層に向かって低下するエネルギー準位を有して
形成されている。
導体光電陰極においては、ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜
ｘ＜１）からなる光吸収層上に、ｐ型ＧａＮからなる光
電子放出層と、アルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層とが順次積層して形成されている。ここで、光電
子放出層を構成するｐ型ＧａＮは光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギー
を有している。さらに、表面層を構成するアルカリ金属
またはその酸化物は、光電子放出層の伝導帯よりも低い
真空準位を有している。そのため、エネルギーダイアグ
ラムにおける伝導帯は、光吸収層から光電子放出層を介
して表面層に向かって低下するエネルギー準位を有して
形成されている。
【００９７】これにより、半導体光電陰極の内部に入射
した光子は、所定のエネルギーを有する場合、光吸収層
に吸収される。このとき、光吸収層の価電子帯に位置し
ていた電子は、伝導帯に励起して自由電子になるので、
光吸収層から光電子放出層に向かって低下する伝導帯に
沿って拡散またはドリフトする。このように光吸収層か
ら光電子放出層に拡散またはドリフトしてきた光電子
は、表面層の負の電子親和力作用に基づいて真空中に放
出される。
した光子は、所定のエネルギーを有する場合、光吸収層
に吸収される。このとき、光吸収層の価電子帯に位置し
ていた電子は、伝導帯に励起して自由電子になるので、
光吸収層から光電子放出層に向かって低下する伝導帯に
沿って拡散またはドリフトする。このように光吸収層か
ら光電子放出層に拡散またはドリフトしてきた光電子
は、表面層の負の電子親和力作用に基づいて真空中に放
出される。
【００９８】ここで、光電子放出層は、ｐ型ＧａＮから
形成されていることから、光吸収層と異なってＡｌを組
成に含まないので、光吸収層と比較して酸化しにくい。
このような光電子放出層によって光吸収層の表面は被覆
されているので、容易に酸化しなくなる。そのため、光
電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層を形成することにより、光電子放出層表面の仕事
関数が十分に低減するので、表面層による負の電子親和
力作用を得ることができる。
形成されていることから、光吸収層と異なってＡｌを組
成に含まないので、光吸収層と比較して酸化しにくい。
このような光電子放出層によって光吸収層の表面は被覆
されているので、容易に酸化しなくなる。そのため、光
電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物からなる
表面層を形成することにより、光電子放出層表面の仕事
関数が十分に低減するので、表面層による負の電子親和
力作用を得ることができる。
【００９９】したがって、本発明によれば、量子効率が
向上するとともに、長波長吸収端がシャープ化されるの
で、いわゆるソーラ・ブラインドとして高感度化を達成
した半導体光電陰極を提供することができる。
向上するとともに、長波長吸収端がシャープ化されるの
で、いわゆるソーラ・ブラインドとして高感度化を達成
した半導体光電陰極を提供することができる。
【０１００】また、本発明の第１の光電管においては、
真空容器の内部に、本発明の半導体光電陰極と陽極とが
対向配置して収容されている。本発明の第２の光電管に
おいては、真空容器の窓部として本発明の半導体光電陰
極の基板が設置され、真空容器の内部に陽極が半導体光
電陰極と対向配置して収容されている。これらの半導体
光電陰極と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽
極から半導体光電陰極に向かって発生する。ここで、半
導体光電陰極の内部に光子が所定のエネルギーを有して
入射すると、この光子は光吸収層に吸収される。このと
き、前述した本発明の半導体光電陰極の作用にしたがっ
て、表面層から真空中に放出された光電子は、陽極と半
導体光電陰極との間の電界によって加速されて飛行し、
陽極に受容されて検出される。
真空容器の内部に、本発明の半導体光電陰極と陽極とが
対向配置して収容されている。本発明の第２の光電管に
おいては、真空容器の窓部として本発明の半導体光電陰
極の基板が設置され、真空容器の内部に陽極が半導体光
電陰極と対向配置して収容されている。これらの半導体
光電陰極と陽極とに対して電圧を印加すると、電界が陽
極から半導体光電陰極に向かって発生する。ここで、半
導体光電陰極の内部に光子が所定のエネルギーを有して
入射すると、この光子は光吸収層に吸収される。このと
き、前述した本発明の半導体光電陰極の作用にしたがっ
て、表面層から真空中に放出された光電子は、陽極と半
導体光電陰極との間の電界によって加速されて飛行し、
陽極に受容されて検出される。
【０１０１】したがって、本発明によれば、量子効率が
向上するとともに、長波長吸収端がシャープ化されるの
で、いわゆるソーラ・ブラインドとして高感度化を達成
した光電管を提供することができる。
向上するとともに、長波長吸収端がシャープ化されるの
で、いわゆるソーラ・ブラインドとして高感度化を達成
した光電管を提供することができる。
【図１】本発明の光電管に係る第１実施例の構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】図１の光電管の構造を示す断面図である。
【図３】図１の半導体光電陰極における光電子の放出過
程を示すエネルギーダイアグラムである。
程を示すエネルギーダイアグラムである。
【図４】図１の光電管における分光感度特性を示すグラ
フである。
フである。
【図５】本発明の光電管に係る第２実施例の構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図６】図５の光電管の構造を示す断面図である。
【図７】図５の半導体光電陰極における光電子の放出過
程を示すエネルギーダイアグラムである。
程を示すエネルギーダイアグラムである。
【図８】図５の光電管における分光感度特性を示すグラ
フである。
フである。
【図９】本発明の光電管に係る第３実施例の構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図１０】図９の光電管の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の光電管に係る第４実施例の構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１２】図１１の光電管の構造を示す断面図である。
１０…光電管、２０…真空容器、３０…半導体光電陰
極、３２…基板、３３…コンタクト層、３４…光吸収
層、３５…光電陰極、３６…表面層、３７…電子遮蔽
層、４０…陽極。
極、３２…基板、３３…コンタクト層、３４…光吸収
層、３５…光電陰極、３６…表面層、３７…電子遮蔽
層、４０…陽極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渭原 常夫 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 入射光の受容によって励起した光電子を
放出する半導体光電陰極において、 ｐ型Ｇａ1-X ＡｌX Ｎ（０＜ｘ＜１）から形成され、前
記入射光を吸収して前記光電子を励起させる光吸収層
と、 この光吸収層上にｐ型ＧａＮから形成され、前記光電子
を当該光吸収層からドリフトさせる光電子放出層と、 この光電子放出層上にアルカリ金属またはその酸化物か
ら形成され、前記光電子を当該光電子放出層からドリフ
トさせて外部に放出する表面層とを備えることを特徴と
する半導体光電陰極。 - 【請求項２】 前記光吸収層は、サファイアからなる基
板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の
半導体光電陰極。 - 【請求項３】 前記基板と前記光吸収層との間には、ｐ
型ＧａＮからなるコンタクト層が介在して形成されてい
ることを特徴とする請求項２記載の半導体光電陰極。 - 【請求項４】 前記基板と前記光吸収層との間には、当
該光吸収層のバンドギャップエネルギーよりも大きいバ
ンドギャップエネルギーを有するｐ型の半導体材料から
なる電子遮蔽層が介在して形成されていることを特徴と
する請求項２記載の半導体光電陰極。 - 【請求項５】 前記半導体材料はｐ型ＡＩＮであること
を特徴とする請求項４記載の半導体光電陰極。 - 【請求項６】 前記入射光を透過させ、内部を高真空に
保持する真空容器と、 この真空容器の内部に設置された請求項１ないし請求項
５のいずれか一つに記載の半導体光電陰極と、 この半導体光電陰極の前記光電子放出層側の表面に対向
して前記真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰
極の電位よりも高い電位を保持する陽極とを備えること
を特徴とする光電管。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれか一つ
に記載の半導体光電陰極と、 この半導体光電陰極の前記基板を前記入射光の窓部とし
て用いて当該半導体光電陰極の前記光電子放出層側を内
部に格納し、内部を高真空に保持する真空容器と、 前記半導体光電陰極の前記光電子放出層側の表面に対向
して前記真空容器の内部に設置され、当該半導体光電陰
極の電位よりも高い電位を保持する陽極とを備えること
を特徴とする光電管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23131794A JPH0896705A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 半導体光電陰極及び光電管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23131794A JPH0896705A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 半導体光電陰極及び光電管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0896705A true JPH0896705A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16921744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23131794A Pending JPH0896705A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 半導体光電陰極及び光電管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0896705A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5982093A (en) * | 1997-04-10 | 1999-11-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode and electron tube having enhanced absorption edge characteristics |
| WO1999067802A1 (fr) | 1998-06-25 | 1999-12-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode |
| WO2002011168A1 (fr) * | 2000-07-31 | 2002-02-07 | Hamamatsu Photonics K. K. | Photocathode et tube electronique |
| US6350999B1 (en) | 1999-02-05 | 2002-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electron-emitting device |
| WO2002041349A1 (fr) * | 2000-11-15 | 2002-05-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode a semi-conducteurs |
| WO2005088666A1 (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | 層状部材の製造方法、及び層状部材 |
| JP2007123176A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極 |
| JP2007165478A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 光電面及び光検出器 |
| JP2008166262A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極、電子管及び光電子増倍管 |
| DE102005034205B4 (de) * | 2004-08-17 | 2012-03-01 | Hewlett-Packard Development Co., L.P. | Photoelektrischer Bilderzeugungssensor und -verfahren |
| WO2018222528A1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-12-06 | Carrier Corporation | Semiconductor film and phototube light detector |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP23131794A patent/JPH0896705A/ja active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5982093A (en) * | 1997-04-10 | 1999-11-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode and electron tube having enhanced absorption edge characteristics |
| WO1999067802A1 (fr) | 1998-06-25 | 1999-12-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode |
| US6580215B2 (en) | 1998-06-25 | 2003-06-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode |
| US6350999B1 (en) | 1999-02-05 | 2002-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electron-emitting device |
| JP2002042636A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極および電子管 |
| US6765352B2 (en) | 2000-07-31 | 2004-07-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode and electron tube |
| WO2002011168A1 (fr) * | 2000-07-31 | 2002-02-07 | Hamamatsu Photonics K. K. | Photocathode et tube electronique |
| WO2002041349A1 (fr) * | 2000-11-15 | 2002-05-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode a semi-conducteurs |
| US6831341B2 (en) | 2000-11-15 | 2004-12-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode having AlGaN layer with specified Mg content concentration |
| WO2005088666A1 (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | 層状部材の製造方法、及び層状部材 |
| US9431570B2 (en) | 2004-03-12 | 2016-08-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Process for producing layered member and layered member |
| US8888914B2 (en) | 2004-03-12 | 2014-11-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Process for producing layered member and layered member |
| JP4762891B2 (ja) * | 2004-03-12 | 2011-08-31 | 浜松ホトニクス株式会社 | 層状部材の製造方法、及び層状部材 |
| DE102005034205B4 (de) * | 2004-08-17 | 2012-03-01 | Hewlett-Packard Development Co., L.P. | Photoelektrischer Bilderzeugungssensor und -verfahren |
| JP2007123176A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極 |
| JP2007165478A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 光電面及び光検出器 |
| US8421354B2 (en) | 2006-12-28 | 2013-04-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode, photomultiplier and electron tube |
| JP2008166262A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極、電子管及び光電子増倍管 |
| WO2018222528A1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-12-06 | Carrier Corporation | Semiconductor film and phototube light detector |
| US11313718B2 (en) | 2017-05-30 | 2022-04-26 | Carrier Corporation | Semiconductor film and phototube light detector |
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